Maximising low voltage grid hosting capacity for PV and electric mobility by distributed voltage control

Abstract

European low voltage grids host an increasing amount of energy from rooftop PV installations. Experience in Germany has shown that PV installations do not grow uniformly but with regional hot spots. Meanwhile it is widely agreed that low voltage grids should only be updated to accommodate some 90 % or less of available PV power in peak times in order to avoid extensive costs for grid reinforcement. The main limiting factor in rural distribution grids is the grid voltage. In the Austrian research project “DG DemoNet—Smart LV Grid” new approaches to deal with restricted grid capacities are analysed using active voltage control. In three pilot regions, the actual amount of installed PV is increased to reach physical limits. Voltage control schemes are developed, tested in simulations and then validated in the field. In one pilot region, electric mobility as additional future load in low voltage grids and its integration into the overall system is considered. This paper analyses the performance of the developed control approaches in simulation.

Zusammenfassung

Europäische Niederspannungsnetze müssen eine zunehmende Menge an Energie aus PV-Anlagen aufnehmen. Erfahrungen aus Deutschland zeigen, dass die PV-Dichte in einem Netzgebiet nicht gleichmäßig wächst, sondern lokale Brennpunkte entstehen. Inzwischen wird von vielen Seiten die Erkenntnis geteilt, dass Niederspannungsnetze nur noch für ca. 90 % oder weniger der PV-Spitzenleistung auszulegen sind, um massive Netzausbaukosten zu vermeiden. Der wesentliche begrenzende Faktor in ländlichen Verteilnetzen ist die Spannungshaltung. Im österreichischen Forschungsprojekt „DG DemoNetz – Smart LV Grid“ werden neue Ansätze zum Umgang mit begrenzten Netzressourcen durch aktive Spannungsregelung entwickelt. In drei Pilotregionen wird die installierte PV-Leistung soweit erhöht, dass technische Grenzen erreicht werden. Spannungsregelungskonzepte werden entwickelt, in Simulationen getestet und schließlich im Feld validiert. Eine Pilotregion betrachtet zusätzlich Elektromobilität als zukünftige Last im Niederspannungsnetz und deren Integration in das Gesamtsystem. Dieser Artikel behandelt die Bewertung der Spannungsregelungskonzepte aufgrund von Simulationsergebnissen.