Übertragungsprotokolle sind nicht standardisiert

In seinen Netzanschlussbedingungen gibt der zuständige Netzbetreiber für jede Photovoltaikanlage die einzuhaltenden Bereiche für Netzfrequenz und Fahrweise vor. Diese Vorgaben beziehen sich immer auf den Netzverknüpfungspunkt und nicht auf die AC-Anschlussseite der in der Anlage verbauten Energieerzeugungseinheiten (EZE), also der Wechselrichter. EZA-Regler (Energieerzeugungsanlagen- Regler) setzen die Anforderungen in großen Photovoltaikanlagen am Mittelspannungsnetz um. Sie erfassen die am Netzverknüpfungspunkt vorliegende Spannung und Blindleistung über entsprechende Messtechnik. Anschließend ermitteln die EZA-Regler auf Basis der Abweichung zu den Vorgaben des Netzbetreibers, die entweder als Kennlinie vorhanden sind oder per externe Sollvorgabe erfolgen, die notwendigen Regelwerte für die Wechselrichter. Durch den geschlossenen Regelkreis werden parkinterne Impedanzen kompensiert. Eine technische Herausforderung resultiert aus der fehlenden Standardisierung der Protokolle, über die die Wechselrichter Daten austauschen. Aus diesem Grund handelt es sich bei den am Markt verfügbaren Lösungen typischerweise um einen proprietären Ansatz des jeweiligen Wechselrichterherstellers oder eines Drittanbieters. Ein solches Konzept erlaubt in der Regel jedoch keinen Mischbetrieb von Wechselrichtern verschiedener Unternehmen. Ein weiteres Problem des Netzbetreibers ergibt sich aus der fehlenden Standardisierung hinsichtlich der Fernwirktechnik, die zur Übermittlung der Sollwertvorgabe für Wirk- und Blindleistung sowie zur Rückmeldung der Istwerte der Anlage an den Netzbetreiber eingesetzt wird. In der Praxis bedeutet das, dass zusätzliche Kommunikations-Gateways zwischen dem EZA-Regler und der Fernwirktechnik des Netzbetreibers installiert werden müssen.

SPS-basiertes Konzept bietet hohe Flexibilität

Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact eine EZA-Reglerfunktion auf Basis des Inline-Automatisierungssystems entwickelt, die Systemintegratoren in komplexen Photovoltaikanlagen unterstützt. Das Herzstück der Lösung bilden Inline Controller der 100er Leistungsklasse, die gemäß IEC 61131 programmiert werden. Für die Kompaktsteuerungen steht ein umfangreiches Portfolio an Erweiterungsmodulen zur Verfügung, um beispielsweise E/A-Daten zu erfassen und über unterschiedliche Hardwareschnittstellen weiterzuleiten. Aufgrund der Flexibilität auf der Hardwareseite kann der Anwender die Lösung optimal an die Anforderungen des jeweiligen Projekts anpassen, zum Beispiel hinsichtlich der Ankopplung an Wechselrichter verschiedener Hersteller, Netzanalysesysteme oder Fernwirkschnittstellen. Sollten im Laufe der Zeit neue Anforderungen auf der Schnittstellenseite entstehen, lassen sich die vorhandenen Anwendungen nachträglich um weitere Module ergänzen oder bestehende gegen neue Komponenten auswechseln. Die Modularität und Flexibilität der Hardware ist auch auf die Software übertragen worden. Phoenix Contact bietet hier umfangreiche auf der IEC 61131 basierende Funktionsbaustein- Bibliotheken insbesondere für Solar-Applikationen an, die den Engineering-Aufwand des Systemintegrators reduzieren. Wesentlicher Bestandteil der Lösung ist ebenfalls die Reglerfunktion. Die Bausteine zur Istwerterfassung und Sollwertübermittlung an die unterschiedlichen Wechselrichter sowie zur Fernwirktechnik des Netzbetreibers koppeln über spezielle definierte Schnittstellen an diese Reglerfunktion an.