Dynamische Modellierung eines Diesel-Aggregats im Zuge des SORGLOS-Projekts

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1 Dynamische Modellierung eines Diesel-Aggregats im Zuge des SORGLOS-Projekts Dominik Fasthuber, Michael Chochole, Rainer Schlager TU-Wien EnergieInnovation 2014 Session E5, , Graz

2 Inhalt Ø Motivation Ø Projekt SORGLOS Ø Methodik Ø Ergebnisse Ø Ausblick 2

3 Inhalt Ø Motivation Projekt SORGLOS Methodik Ergebnisse Ausblick 3

4 Motivation Gesellscha( ist abhängig von Verfügbarkeit elektrischer Energie Massiver Ausbau von erneuerbaren Energieträgern aufgrund von klima- und energiepoli?schen Ini?a?ven Integra?on von dezentralen Erzeugern führt zu lokal verfügbarer elektr. Energie Modernisierung der Verteilnetzstrukturen durch Implemen?erung von Kommunika?on, Elektromobilität und sta?onäre Speicher Hoher Automa?sierungsgrad möglich 4

5 Motivation Anhand von innovativen Regelstrategien soll Versorgungssicherheit erhöht werden Einzelne Netzabschnitte (Microgrids) werden Blackout-fest Sichere Netztrennung vom externen Netz Regelung von Erzeugung und Lasten sowie Speichermanagement à Stabile Inselversorgung Unterstützung beim Wiederaufbau des externen Netzes Smarte Robuste Regenerativ Gespeiste Blackoutfeste Netzabschnitte 5

6 Inhalt Motivation Ø Projekt SORGLOS Methodik Ergebnisse Ausblick 6

7 Projekt SORGLOS Im Forschungs-projekt SORGLOS werden Methoden und Algorithmen entwickelt, um in einzelnen Netzabschnitten (Microgrids) mittels vorhandener dezentraler Erzeuger und Speicher sowie installierter Smart Grid-Technologien Blackout-Festigkeit zu erreichen. 7

8 Projekt SORGLOS Untersuchung der Gegebenheiten - Ländliches Mittelspannungsnetz (Großes Walsertal / VBG) - Kleinstädtische Niederspannungsnetz (Eberstalzell / OÖ) Als Regeleinheit wird im MS-Netz ein Pumpspeicherkraftwerk im NS-Netz ein Diesel-Aggregat nachgebildet 8

9 Inhalt Motivation Projekt SORGLOS Ø Methodik Ergebnisse Ausblick 9

10 Methodik Versorgung des NS-Netzes durch regelbare Erzeugungseinheit à Diesel-Aggregat Messversuch an einem 620kVA Diesel-Aggregat für Verifizierung Unterschiedliche Lastsprünge an Generator à Verläufe der Frequenz, Spannungen und Ströme aufgezeichnet 10

11 Verlauf der Messung 55 Frequenz und Leistungsverlauf - gesamte Messung Frequenz in Hz Leistung in kw :47:43 09:04:49 09:21:55 09:25:21 09:27:04 09:28:46 09:30:29 09:32:12 09:33:54 09:35:37 09:37:19 09:39:02 09:40:45 09:42:27 09:44:10 09:45:52 09:47:35 09:49:18 09:51:00 09:52:43 09:54:25 09:56:08 09:57:51 09:59:33 10:01:16 10:02:58 10:04:41 10:06:24 10:08:06 10:09:49 10:11:31 10:13:14 10:14:57 10:16:39 10:18:22 10:20:04 10:21:47 10:23:30 10:25:12 10:26:55 10:28:37 10:30:20 10:32:03 10:33:45 10:35:28 10:37:10 10:38:53 10:40:36 10:42:18 10:44:01 Zeit in s Frequenz Leistung 0 11

12 Modellierung Modellierung des Dieselgenerators mit DEGOV Regler aus der PSS/SINCAL Programmbibliothek Besteht aus - Electric Control Box - Actuator - Engine 12

13 Blockschaltbild des Reglers ECB (Electronic Control Box) à Steuereinheit Dynamik der Aktuatoren ( Einspritzung ) Totzeit für Trägheit des Motors 13

14 Anlaufzeitkonstante 14

15 Inhalt Motivation Projekt SORGLOS Methodik Ø Ergebnisse Ausblick 15

16 Rekonstruierter Messaufbau Nachbildung der Messanordnung in PSS/SINCAL Lasten und Netz schaltbar à Schalthandlungen der Messung rekonstruierbar Regelstruktur anhand eines BOSL-Files hinterlegt 16

17 Variation der Parameterwerte 1,03 Vergleich von Frequenzverläufen 1,02 1,01 Frequenz in p.u. 1 0,99 0,98 0,97 Frequenz Messung Frequenz Anpassung1 0,96 8 8,5 9 9, , , , , ,5 15 Anpassung 1 folgt der Messung dynamisch besser Anpassung 2 verhält sich bezüglich der Amplitude besser Zeit in s Frequenz Anpassung2 17

18 Inhalt Motivation Projekt SORGLOS Methodik Ergebnisse Ø Ausblick 18

19 Ausblick Analyse der Auswirkungen im Netz durch Veränderungen Qualita?ve Erfassung der Charakteris?k des Aggregats Basis für weitere Schri_e im SORGLOS- Projekt Regel- Algorithmen für Betriebsführung 19

20 Kontakt: DI Dominik Fasthuber Projektassistent Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe E: T: W:

21 Parameter der Varianten Parameter Einheit Variante 1 Variante 2 T1 s 0,1 0,1 T2 s 0,02 0,02 T3 s 0,2 0,2 K p.u T4 s 0,025 0,2 T5 s 0,009 0,009 T6 s 0,0384 0,0984 TD s 0,024 0,024 TMAX p.u. 1,1 1,1 TMIN p.u