Was bedeutet Grid-Code-Compliance und warum ist sie wichtiger denn je?
Grid-Code-Compliance bedeutet, die technischen Anforderungen zu erfüllen, die Netzbetreiber und Regulierungsbehörden für den Anschluss an das Stromnetz und dessen Unterstützung festlegen. Diese Anforderungen betreffen in der Regel Frequenzverhalten, Spannungs- und Blindleistungsregelung, Fault Ride-Through, Spannungsqualität, Reaktion auf Fahrplan- und Sollwertvorgaben sowie dokumentierte Nachweise aus Prüfungen und zeitsynchronisierten Betriebsdaten.
Mit der Weiterentwicklung der Stromversorgungssysteme gewinnt ein Thema für Versorgungsunternehmen, Netzbetreiber und Kraftwerksbetreiber zunehmend an Bedeutung: Grid-Code-Compliance.
Die Anforderungen an Netzanschluss und Anlagenverhalten entwickeln sich weiter, da erneuerbare Erzeugung, Batteriespeicher und andere umrichterbasierte Ressourcen zunehmen. Der Nahe Osten ist ein deutliches Beispiel für diese Entwicklung: Saudi-Arabien, die Vereinigten Arabischen Emirate und benachbarte Märkte verschärfen ihre Anschluss- und Leistungsanforderungen mit dem Ausbau erneuerbarer Kapazitäten.
In Europa werden die Anschlussanforderungen für Erzeugungsanlagen durch die Verordnung (EU) 2016/631 der Kommission festgelegt und über nationale Anforderungen umgesetzt 910. In Nordamerika hängt der geltende Rahmen von der Anschlussebene und der Art der Ressource ab. Er kann IEEE 1547 für dezentrale Energieressourcen im Verteilnetz, IEEE 2800 für umrichterbasierte Ressourcen im Übertragungsnetz, NERC Reliability Standards, Netzanschlussverträge, Tarife und Anforderungen des zuständigen Versorgungsunternehmens oder Systembetreibers umfassen 4111213.
Grid-Code-Compliance verstehen
Ein Grid Code definiert das technische Verhalten, das von einem Kraftwerk oder einer anderen an das Stromnetz angeschlossenen Anlage erwartet wird. Ziel ist es, die Stabilität des elektrischen Systems, den zuverlässigen Betrieb bei Störungen, eine akzeptable Spannungsqualität und eine koordinierte Reaktion der angeschlossenen Erzeugung zu unterstützen.
Diese Anforderungen werden von mehreren Rollen festgelegt und durchgesetzt, die leicht verwechselt werden können, aber nicht austauschbar sind: Systembetreiber, die das Netz in Echtzeit führen; Übertragungsnetzbetreiber oder Netzeigentümer, die die Anlagen besitzen und Anschlussbedingungen definieren; sowie Regulierungsbehörden, die die Regeln festlegen und überwachen.
Im Nahen Osten betreibt beispielsweise National Grid SA das saudische Übertragungsnetz, DEWA ist das für sein eigenes Netz zuständige Versorgungsunternehmen in Dubai, und der von der Department of Energy genehmigte Abu Dhabi Electricity Transmission Code unterscheidet zwischen den Verantwortlichkeiten von Systembetreiber, Übertragungsnetzeigentümer, Nutzern und Regulierungsbehörde 123. Die genaue Aufgabenverteilung unterscheidet sich von Markt zu Markt.
Mit anderen Worten: Grid Codes sollen sicherstellen, dass jede angeschlossene Anlage das Netz aktiv unterstützt und nicht nur elektrische Energie einspeist.
Wer muss einen Grid Code einhalten?
Grid Codes gelten für weit mehr als konventionelle Kraftwerke. Abhängig von Anschlusspunkt und Leistung gelten die Compliance-Pflichten in der Regel für:
Konventionelle Synchrongeneratoren
Erneuerbare Erzeugungsanlagen wie Wind- und Solaranlagen
Batterie-Energiespeichersysteme (BESS)
Umrichterbasierte Ressourcen (IBR) im weiteren Sinne
Große industrielle Lasten und andere bedeutende angeschlossene Anlagen
Für umrichterbasierte Ressourcen können zusätzliche oder abweichende Leistungsanforderungen gelten, da ihre Reaktion auf Netzstörungen weitgehend durch die Umrichterregelung bestimmt wird. Anlagen, die an ein Übertragungs- oder Verteilnetz angeschlossen werden, unterliegen in der Regel den geltenden Grid Codes, Anschlussregeln oder technischen Anschlussbedingungen des Versorgungsunternehmens.
Was verlangen Grid Codes von einem Kraftwerk?
Obwohl die Einzelheiten je nach Land, Anlagentyp, Spannungsebene und Anschlussvereinbarung variieren, konzentrieren sich die meisten Grid Codes auf gemeinsame Leistungserwartungen.
Unterstützung der Systemfrequenz
Im Stromnetz müssen Erzeugung und Verbrauch jederzeit im Gleichgewicht sein. Verschiebt sich dieses Gleichgewicht, ändert sich die Frequenz und die Anlagen müssen reagieren. Grid Codes verlangen in der Regel, dass Anlagen bei Frequenzabweichungen am Netz bleiben, ihre Wirkleistung zur Stabilisierung des Systems anpassen und schnell sowie vorhersehbar reagieren 4. Abhängig vom geltenden Grid Code kann Ihre Anlage verpflichtet sein, ihre Leistung automatisch anzupassen, um das System wieder an die normale Betriebsfrequenz heranzuführen.
Regelung von Spannung und Blindleistung
Am Netzanschlusspunkt (Point of Connection, POC), an dem die Anlage mit dem Netz verbunden ist, verlangen Grid Codes in der Regel die Einhaltung definierter Spannungsgrenzen, die Bereitstellung von Blindleistung (Mvar) und den Betrieb innerhalb festgelegter Leistungsfaktorbereiche. Bei vielen Anlagenkategorien muss die Anlage die Spannung aktiv unterstützen und nicht nur Wirkleistung einspeisen.
Durchfahren von Fehlern (LVRT und HVRT)
Fehler, Kurzschlüsse und Schalthandlungen gehören zum normalen Netzbetrieb. Grid Codes erwarten daher in der Regel, dass Anlagen während solcher Ereignisse am Netz bleiben. Low Voltage Ride-Through (LVRT) verlangt typischerweise, dass Anlagen bei Spannungseinbrüchen verbunden bleiben, während High Voltage Ride-Through (HVRT) Überspannungen behandelt. In beiden Fällen wird häufig erwartet, dass die Anlage Blindstrom einspeist, um die Systemerholung zu unterstützen, anstatt sich vom Netz zu trennen 5. Statt abzuschalten, soll die Anlage das Netz während und nach dem Fehler stabilisieren.
Befolgen von Steuersignalen
Netzbetreiber müssen die Erzeugung aktiv steuern können. Anlagen müssen in der Regel Fahrplan- und Dispatch-Vorgaben befolgen, Rampenraten einhalten und entsprechend den vorgegebenen Frequenz- und Spannungsbedingungen reagieren. Das Verhalten der Anlage soll vorhersehbar und steuerbar sein.
Einhaltung der Anforderungen an die Spannungsqualität
Eine unzureichende Spannungsqualität kann das gesamte Netz beeinträchtigen. Grid Codes verlangen üblicherweise die Begrenzung von Oberschwingungen, Flicker und Spannungsunsymmetrie sowie stabile Spannungseigenschaften 6. Die von Ihrer Anlage eingespeiste elektrische Energie muss im Allgemeinen definierte Qualitätsgrenzwerte erfüllen.
Nachweis eines stabilen dynamischen Verhaltens
Moderne Stromnetze sind dynamisch, insbesondere bei zunehmendem Anteil erneuerbarer Energien. Abhängig vom geltenden Grid Code müssen Anlagen möglicherweise ein stabiles Verhalten bei Störungen nachweisen, schädliche Schwingungen vermeiden und über verschiedene Betriebszustände hinweg vorhersehbar reagieren.
Wie eine Anlage von den Anforderungen zur Genehmigung gelangt
Leser benötigen häufig nicht nur die Anforderungen, sondern auch den Prozess. Der Nachweis der Grid-Code-Compliance folgt üblicherweise einer Abfolge:
Grid-Code-Prüfung: Ermitteln Sie die Anforderungen, die an Ihrem Netzanschlusspunkt gelten.
Systemstudien und Modelle: Modellieren Sie das erwartete Anlagenverhalten und führen Sie die erforderlichen Netzstudien durch.
Reglerkonfiguration: Konfigurieren Sie Anlagenregler, AVR und Schutzsysteme entsprechend den Anforderungen.
Inbetriebnahme und Vor-Ort-Prüfungen: Führen Sie Abnahme- und Compliance-Prüfungen am Anschlusspunkt durch.
Einreichung der Nachweise: Übermitteln Sie aufgezeichnete Leistungsnachweise an den Systembetreiber oder die Regulierungsbehörde.
Laufende Überwachung: Erfassen Sie weiterhin Leistungsdaten, um die dauerhafte Compliance nachzuweisen und mögliche spätere Streitfälle zu klären.
Studien, Modelle und Prüfungen legen das erwartete Verhalten fest. Messungen erfassen das tatsächliche Verhalten. Deshalb gehören aufgezeichnete Nachweise in den späteren Phasen zwingend dazu.
Compliance nachweisen: die Rolle von Daten und Nachweisen
Es reicht nicht aus, compliant zu sein; die Einhaltung muss auch nachgewiesen werden können. Der Nachweis erfolgt normalerweise durch eine Kombination aus Studien, validierten Modellen, Inbetriebnahmeprüfungen, technischer Dokumentation und aufgezeichneten Messdaten. Grid Codes verlangen zunehmend hochauflösende Störschriebe, zeitsynchronisierte Daten und verifizierte Leistungsnachweise als Teil dieses Gesamtpakets.
In der Praxis liegt die Schwierigkeit häufig bei den aufgezeichneten Messungen: Die richtigen Daten müssen zum richtigen Zeitpunkt und mit ausreichender Genauigkeit erfasst werden. Dazu gehören in der Regel präzise Messungen am Netzanschlusspunkt, Einblick in das Verhalten der Anlagenregelung einschließlich PPC- und AVR-Systemen, schnelle Störwerterfassung und zeitsynchronisierte Daten über mehrere Systeme hinweg. Ohne diese Messgrundlage kann selbst eine korrekt arbeitende Anlage Schwierigkeiten haben, ihr Verhalten im entscheidenden Moment zu belegen.
Grid-Code-Anforderungen und die zugehörigen Nachweise
| Grid-Code-Anforderung | Typischerweise erforderlicher Nachweis | Relevante IDM+ Funktion |
|---|---|---|
| Frequenzverhalten | Zeitgestempelte Aufzeichnungen von Frequenz, ROCOF und Wirkleistung | DFR-Abtastrate bis 512 Abtastwerte/Periode; DDR für länger andauernde dynamische Verläufe |
| LVRT / HVRT | Zeitsynchronisierte Spannungs-, Strom- und Blindstromaufzeichnungen während der Störung | Schnelle Störwerterfassung, Aufzeichnungen bis 30 s, GPS-basierte Zeitsynchronisation |
| Spannungsqualität | Daten zu Oberschwingungen, Flicker und Unsymmetrie | Optionale Klasse-A-Messung nach IEC 61000-4-30 |
| Dispatch-/Regelverhalten | Aufzeichnungen von Sollwerten und Anlagenreaktion (PPC, AVR, Rampenrate) | Integration von PPC-/AVR-Signalen; SCADA- und IEC-61850-Konnektivität |
| Fehlerortung und Analyse | Fehleraufzeichnungen und Ortungsdaten | Impedanzbasierte Fehlerortung standardmäßig; optionale Wanderwellenortung bis ±60 m |
Wie IDM+ die Grid-Code-Compliance unterstützt
Hier kommt Qualitrol IDM+ zum Einsatz. IDM+ bietet Mess-, Störwerterfassungs- und Zeitsynchronisationsfunktionen, die die Verifizierung der Grid-Code-Compliance und das Compliance-Reporting unterstützen 7. Das System zertifiziert keine Anlage und garantiert keine Compliance. Stattdessen liefert es rückverfolgbare Aufzeichnungen, die zusammen mit Studien, Modellen, Inbetriebnahmeprüfungen und dem vom zuständigen Systembetreiber oder der Regulierungsbehörde festgelegten Genehmigungsprozess verwendet werden können.
Umfassender Einblick in das Verhalten von Netz und Anlage
IDM+ vereint mehrere Überwachungsfunktionen in einer Plattform, darunter Digital Fault Recording (DFR), Dynamic Disturbance Recording (DDR), optionale Klasse-A-Messung der Spannungsqualität nach IEC 61000-4-30 6 und optionale PMU-/Synchrophasor-Messung nach IEEE C37.118 8. Die Stationsintegration wird über IEC 61850 unterstützt; zusätzlich stehen IEC 60870-5, DNP und Modbus zur Verfügung. Dieser integrierte Ansatz ermöglicht mit einem Gerät Einblick in schnelle Transienten, dynamische Ereignisse und das stationäre Verhalten.
Messung dort, wo sie zählt: am Netzanschlusspunkt
IDM+ erfasst dreiphasige Spannung und Strom, Frequenz und Frequenzänderungsrate (ROCOF), Wirk- und Blindleistung sowie Schalter- und Systemereignisse am Netzanschlusspunkt. Damit können Betreiber Frequenzverhalten, Spannungsverhalten bei Störungen und die gesamte Fehlerreaktion mit hoher Sicherheit überprüfen.
Leistung der Anlagenregelung verstehen
Grid-Code-Compliance betrifft nicht nur elektrische Signale, sondern auch die Reaktion der Anlage auf die Anforderungen des Netzes. IDM+ ermöglicht die Integration von Signalen des Power Plant Controllers (PPC), des automatischen Spannungsreglers (AVR) sowie von Dispatch- und Rampenraten-Signalen. So lässt sich nachvollziehen, was das Netz angefordert hat, wie die Anlage reagiert hat und ob sie die Anforderungen des geltenden Grid Codes erfüllt hat.
Ereignisse zuverlässig erfassen
Umfassende Triggerfunktionen für Schwellenwerte, Änderungsraten, Leistungsschwingungen, Digitaleingänge und GOOSE-Nachrichten sowie Aufzeichnungen von bis zu 30 Sekunden und GPS-basierte Zeitsynchronisation sind darauf ausgelegt, relevante Störungen zu erfassen. Die Daten sind rückverfolgbar und zeitlich ausgerichtet. Das unterstützt eine genaue Analyse für Compliance-Berichte, Ursachenanalysen und die Klärung von Streitfällen.
Wichtige IDM+ Spezifikationen
Spezifikationen, die für die Nachweisanforderungen von Grid Codes besonders relevant sind:
DFR-Abtastrate: bis zu 512 Abtastwerte pro Periode (30,7 kHz bei 60 Hz; 25,6 kHz bei 50 Hz); DDR-Aufzeichnung für länger andauernde dynamische Verläufe
Auflösung: 20 Bit für Stromkanäle, 16 Bit für Spannungs- und DC-Kanäle
Eingangsgenauigkeit: 0,1 % vom Endwert
Zeitsynchronisation: GPS-basiert, mit IRIG-B- und IRIG-J-Optionen
Aufzeichnungslänge: DFR-Aufzeichnungen bis zu 30 s vor und nach dem Fehler; kontinuierliche DDR-Aufzeichnung mit langsamer Abtastrate
Triggerung: Schwellenwerte (Über/Unter/Fenster), Änderungsrate, Leistungsschwingung, Digitaleingang und GOOSE-Nachrichten
Datenexport: COMTRADE; COMTRADE-Abruf über IEC 61850 unterstützt
Protokolle: IEC 61850, IEC 60870-5, DNP, Modbus
Kanäle: je nach Variante 9 / 18 / 36 Analogkanäle und 32 / 64 / 128 Digitalkanäle
Cybersicherheit: umfasst Sicherheitsfunktionen zur Unterstützung geltender Anforderungen von Versorgungsunternehmen und NERC.
Warum Messungen Modellierung und Prüfungen ergänzen
Grid-Code-Compliance beruht sowohl auf Modellierung als auch auf Messung. Ein typischer Weg kombiniert Netzstudien, validierte Modelle, Inbetriebnahmeprüfungen und laufende Messungen: Studien und Modelle prognostizieren, wie sich eine Anlage verhalten sollte; Inbetriebnahmeprüfungen kontrollieren dieses Verhalten unter definierten Bedingungen; Messungen erfassen, was bei realen Ereignissen tatsächlich geschehen ist. IDM+ bildet die Mess- und Nachweisebene, die diese Arbeit ergänzt, indem zeitsynchronisierte Aufzeichnungen erfasst werden. So kann modelliertes und geprüftes Verhalten mit den tatsächlichen Ereignissen im Netz verglichen werden.
Folgen einer Nichtkonformität
Kann die Compliance nicht nachgewiesen werden, kann dies zu Folgendem führen:
Verzögerungen beim Netzanschluss oder bei der Inbetriebnahme
Nicht bestandene Abnahmeprüfungen und wiederholte Tests
Abregelung oder Betriebsbeschränkungen
Regulatorische Streitfälle
Verlorene Erzeugungserlöse während der Problemlösung
Selbst wenn das Anlagenverhalten akzeptabel ist, können unvollständige oder unzureichend synchronisierte Aufzeichnungen die Verifizierung erschweren.
Warum Qualitrol?
Qualitrol unterstützt die Überwachung elektrischer Anlagen seit mehr als 80 Jahren und gibt an, dass seine Lösungen von Versorgungsunternehmen in mehr als 120 Ländern eingesetzt werden 14. Zu den veröffentlichten Anwendungen im Bereich Netzüberwachung gehören 380 eigenständige Störschreiber in einem britischen Übertragungsnetz mit Spannungsebenen von 400 kV bis 132 kV 15, eine Wanderwellen-Anwendung, die den Suchbereich für wiederkehrende Fehler auf einer verzweigten 132-kV-Leitung von 19 km auf einen oder zwei Masten reduzierte 16, sowie eine multifunktionale Störschreiberarchitektur in einem ±500-kV-HGÜ-Konverterstationsprojekt 17.
Diese Beispiele zeigen, wie synchronisierte Störschriebe, Daten zur Spannungsqualität und Fehlerortungsmessungen in real betriebenen Übertragungsnetzen eingesetzt werden. Diese Felderfahrung fließt in die Entwicklung von Qualitrol-Lösungen für Störungsanalyse, Fehleruntersuchung und Leistungsnachweis ein.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeutet Grid-Code-Compliance?
Sie bedeutet die Einhaltung der technischen Anforderungen, die gelten, wenn ein Kraftwerk oder eine andere Anlage an ein Stromnetz angeschlossen wird und dieses unterstützt. Dazu gehören Frequenzverhalten, Spannungs- und Blindleistungsregelung, Fault Ride-Through, Spannungsqualität und Regelverhalten. Der Nachweis erfolgt normalerweise durch eine Kombination aus Studien, validierten Modellen, Inbetriebnahmeprüfungen, Dokumentation und aufgezeichneten Messdaten.
Wer muss einen Grid Code einhalten?
Konventionelle Erzeugungsanlagen, Wind- und Solarparks, Batterie-Energiespeichersysteme, umrichterbasierte Ressourcen, große industrielle Lasten und andere bedeutende angeschlossene Einrichtungen. Für umrichterbasierte Ressourcen können zusätzliche oder abweichende Anforderungen gelten, da ihre Reaktion auf Störungen weitgehend durch die Umrichterregelung bestimmt wird.
Was sind die wichtigsten Grid-Code-Anforderungen?
Frequenzstützung, Spannungs- und Blindleistungsregelung, Low- und High-Voltage Ride-Through, Befolgen von Dispatch- und Steuersignalen, Grenzwerte für die Spannungsqualität und stabiles dynamisches Verhalten bei Störungen. Die genauen Pflichten hängen von Anlagentyp, Größe, Spannungsebene und geltendem Grid Code ab.
Wie weist ein Kraftwerk die Compliance nach?
Durch eine Kombination aus Studien, validierten Modellen, Inbetriebnahmeprüfungen, Dokumentation und aufgezeichneten Messdaten. Dazu gehören hochauflösende, zeitsynchronisierte Aufzeichnungen am Netzanschlusspunkt während Prüfungen und realer Systemereignisse, die dem Systembetreiber oder der Regulierungsbehörde vorgelegt werden.
Welche Daten sollten am Netzanschlusspunkt aufgezeichnet werden?
Dreiphasige Spannung und Strom, Frequenz und ROCOF, Wirk- und Blindleistung, Blindstromeinspeisung bei Fehlern, Schalter- und Systemereignisse sowie die Reaktion der Anlagenregelung wie PPC, AVR, Dispatch und Rampensignale - jeweils zeitsynchronisiert.
Ist Grid-Code-Monitoring dasselbe wie Zertifizierung?
Nein. Monitoring und Störwerterfassung erzeugen Nachweise, die zur Demonstration der Compliance verwendet werden. Zertifizierung und Abnahme erfolgen durch den zuständigen Systembetreiber oder die Regulierungsbehörde im Rahmen eines definierten Prüf- und Genehmigungsverfahrens. Monitoring unterstützt die Zertifizierung, ersetzt sie jedoch nicht.
Wie unterscheiden sich Grid-Code-Anforderungen je nach Land?
Die Grundprinzipien sind ähnlich, die Details unterscheiden sich jedoch. Im Nahen Osten gelten nationale und versorgerspezifische Grid Codes. In Europa beruhen die Anschlussanforderungen auf den EU-Netzcodes und ihrer nationalen Umsetzung. In Nordamerika kann der Rahmen IEEE-Standards, NERC Reliability Standards, Netzanschlussverträge, Tarife und versorgerspezifische Anforderungen umfassen. Grenzwerte, Prüfverfahren und Nachweisformate unterscheiden sich zwischen den Märkten.
Können Störschreiber das Compliance-Reporting unterstützen?
Ja. Schnelle, zeitsynchronisierte Störschreiber wie multifunktionale Fault Recorder erfassen Aufzeichnungen für Compliance-Verifizierung, Ursachenanalyse und Streitfallklärung und können diese beispielsweise im COMTRADE-Format für Berichts- und Analysewerkzeuge exportieren.
Grid-Code-Compliance mit zuverlässigen Messdaten nachweisen
Die Anforderungen an die Grid-Code-Compliance werden im Nahen Osten und weltweit anspruchsvoller. Dabei ist der Nachweis der Leistung ebenso wichtig wie das Erreichen der geforderten Leistung. Qualitrol IDM+ unterstützt die Erfassung zuverlässiger, zeitsynchronisierter Aufzeichnungen für Leistungsbewertung, Ereignisanalyse und Compliance-Verifizierung. Durch bessere Transparenz über das Verhalten von Anlage und Netz können Betreiber erwartete Leistungen mit den Ergebnissen von Prüfungen und realen Netzereignissen vergleichen.
Besprechen Sie die Anforderungen Ihrer Anlage an Grid-Code-Nachweise mit einem Qualitrol-Spezialisten für Netzüberwachung oder prüfen Sie die IDM+ Spezifikationen und kontaktieren Sie unser Team.
