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Technische Information
Integrated Plant Control und Q on Demand 24-7
SUNNY TRIPOWER
Inhalt
Zur Stabilisierung des öffentlichen Stromnetzes ist Blindleistung notwendig. Durch Integrated Plant Control* und die
Funktion Q on Demand 24-7* ist es möglich, dass die SMA Wechselrichter der Baureihe STP 15000TL-10 /
STP 17000TL-10 / STP 15000TLEE-10 / STP 20000TLEE-10 / STP 20000TL-30 / STP 25000TL-30 Blindleistung
während des Betriebs und in der Nacht einspeisen. Diese Anleitung vermittelt grundlegende Kenntnisse zur Blindleistung
und das Einstellen der Wechselrichter, um Blindleistung norm- und bedarfsgerecht einzuspeisen.
* Für einige Wechselrichter noch in Vorbereitung.
IPC_STP-TI-de-10 | Version 1.0
DEUTSCH
1 Definition Wirk-, Blind-, und Scheinleistung
SMA Solar Technology AG
1 Definition Wirk-, Blind-, und Scheinleistung
Elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung. Während beim Gleichstrom Strom und Spannung statische
Werte haben, ändert sich beim Wechselstrom Stärke und Richtung von Stromfluss und Spannung regelmäßig. Im
öffentlichen Stromnetz haben Strom und Spannung einen sinusförmigen Verlauf, so dass auch deren Produkt, die
elektrische Leistung, sinusförmig ist. Bei Gleichstromsystemen kann am Vorzeichen der Leistung abgelesen werden, in
welche Richtung die elektrische Energie, als Wirkleistung, transportiert wird. Prinzipiell gilt dies auch im
Wechselstromkreis. Allerdings kann die Leistung nicht nur stets positiv oder negativ sein, sondern deren Vorzeichen kann
auch periodisch schwanken, so dass die Leistung teilweise hin und her pendelt. Diese pendelnde Leistung verrichtet keine
Arbeit und wird deshalb Blindleistung genannt. Der zeitliche Versatz zwischen dem Strom- und Spannungsverlauf, deren
sogenannte Phasenverschiebung, ist eine leicht zu messende Größe und charakteristisch für das Verhältnis zwischen
Wirk- und Blindleistung am betrachteten Ort im Stromkreis.
1.1 Wirkleistung
Ohne Phasenverschiebung zwischen dem zeitlichen Verlauf von Strom i(t) und Spannung u(t) haben beide stets das
gleiche Vorzeichen und erreichen gleichzeitig ihre Maximal- und Minimalwerte. Die Leistung schwankt zwischen Null und
dem positiven Maximalwert. Im zeitlichen Durchschnitt ergibt sich ein positiver Leistungswert P (Einheit: W; Watt) es
entsteht ausschließlich Wirkleistung P. Ein solches Verhalten tritt nur auf, wenn sich ausschließlich ohmsche Verbraucher
im Stromkreis befinden. In einem realen Stromnetz sorgen allerdings bereits die Leitungsinduktivitäten und -kapazitäten
dafür, dass die Wirkleistung auch stets von einem kleinen Blindleistungsanteil begleitet wird.
Abbildung 1: Reine Wirkleistung: Strom und Spannung sind in Phase
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SMA Solar Technology AG
1 Definition Wirk-, Blind-, und Scheinleistung
1.2 Blindleistung Q
Bei einer Phasenverschiebung phi von 90°, das heißt wenn das Maximum des Stroms genau beim Nulldurchgang der
Spannung auftritt, nimmt die Leistung abwechselnd positive und negative Werte an. Der zeitliche Durchschnitt ist daher
Null. Man spricht hier von reiner Blindleistung Q (Einheit: Var; aus dem Französischen von Volt-Ampère-réactif), die quasi
in den Leitungen „hin- und herpendelt“.
Abbildung 2: Reine Blindleistung: Strom und Spannung sind 90° phasenverschoben
1.3 Scheinleistung
In realen Wechselstromkreisen ergibt sich eine Mischung aus Wirk- und Blindleistung. Dieses Verhalten tritt auf, wenn sich
induktive oder kapazitive Verbraucher im Netz befinden. Die Verschiebung zwischen Strom und Spannung wird mit dem
Verschiebungsfaktor cos φ angegeben.
Abbildung 3: Im realen Wechselstromnetz sind Strom und Spannung leicht phasenverschoben und es treten Blind- und Wirkleistung gemeinsam
auf.
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1 Definition Wirk-, Blind-, und Scheinleistung
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Berechnung der Scheinleistung
Die Summe aus Wirk- und Blindleistung ist die so genannte Scheinleistung S (Einheit: VA; Volt-Ampère). Dabei ist zu
beachten, dass die Größen nicht einfach addiert werden, sondern die geometrische Summe gebildet werden muss: Wirkund Blindleistung bilden die Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks, die Hypothenuse entspricht der Scheinleistung. Der
Cosinus des Winkels zwischen Wirk- und Scheinleistung ist der Verschiebungsfaktor.
Abbildung 4: Geometrische Addition von Wirk- und Blindleistung
1.4 Blindleistung mit Sunny Tripower kompensieren und regeln
Blindleistungsbedarf mit Q on Demand 24/7 kompensieren
Induktive oder kapazitive Verbraucher (z. B. Kabel, Transformatoren) benötigen Blindleistung. Der Transport der
Blindleistung vom Kraftwerk zu dem Verbraucher belastet das öffentliche Stromnetz. An Standorten mit vielen induktiven
oder kapazitiven Verbrauchern ist es deshalb sinnvoll eine Kompensationsanlage zu installieren, die Blindleistung
bereitstellt. Um die Stabilität des öffentlichen Stromnetzes sicherzustellen, fordern die Netzbetreiber, dass sich
Energieerzeuger an der Kompensation der Blindleistung beteiligen. Eine derartige Kompensationsanlage kann durch
eine PV-Anlage ergänzt oder ersetzt werden.
Ein großer PV-Park hat aufgrund seines Aufbaus einen gewissen Blindleistungsbedarf, der von den Sunny Tripower
Wechselrichtern kompensiert werden kann. Gleichzeitig können die Sunny Tripower Wechselrichter Blindleistung in das
öffentliche Stromnetz einspeisen. Sowohl während, als auch außerhalb des Einspeisebetriebs kann die Kompensation
durch die Funktion Q on Demand 24/7 erfolgen. Mit Hilfe dieser Funktion stellt der Sunny Tripower Blindleistung für die
Betriebsmittel des PV-Parks zur Verfügung ohne dabei das öffentliche Stromnetz zu belasten.
Q(U)-Kennlinie mit Integrated Plant Control regeln
Durch die Funktion Integrated Plant Control kann der Sunny Tripower Wechselrichter Blindleistung für das öffentliche
Stromnetz bereitstellen. Der Netzbetreiber gibt vor, nach welchem Verfahren der Wechselrichter Blindleistung in das
Netz einspeisen muss. In vielen Fällen verlangt der Netzbetreiber eine Regelung nach einer Q(U)-Kennlinie.
SMA Wechselrichter mit Integrated Plant Control haben die Möglichkeit, diese Q(U)-Kennlinie abzubilden ohne am
Netzanschlusspunkt zu messen. Betriebsmittel, die zwischen Wechselrichter und Netzanschlusspunkt angeschlossen sind,
können vom Wechselrichter automatisch kompensiert werden.
Mit der Integrated Plant Control Funktion ist es nicht möglich unregelmäßige oder schwankende Blindleistungsbedarfe
z. B. eines angeschlossenen Maschinenparks auszuregeln, wenn der Maschinenpark irgendwo auf der Strecke zwischen
den Wechselrichtern und dem Netzanschlusspunkt angeschlossen ist. Ist der Maschinenpark direkt am
Netzanschlusspunkt angeschlossen, ist es möglich, den zusätzlichen Blindleistungsbedarf der Maschinen durch
zusätzliche Messeinrichtungen dynamisch zu erfassen und den entsprechenden Wert als „Offset“ auf die Q(U)-Regelung
zu geben.
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2 Aufbau von PV-Parks
2 Aufbau von PV-Parks
2.1 Typischer PV-Park mit zentraler Parkregelung
Dezentrale PV-Parks müssen Blindleistungsflüsse regeln. Es reicht nicht aus, dass jeder Wechselrichter die vorgegebene
Charakteristik des Netzbetreibers einhält, da alle Betriebsmittel (Leitungen, Transformatoren, Schalteinrichtung usw.) die
Kennlinie der Gesamtanlage beeinflussen.
Abbildung 5: Beispielhafte Q(U) Vorgaben der Netzbetreiber
Eine zentrale Parkregelung erfasst deshalb die wichtigsten Netzgrößen am Netzanschlusspunkt und vergleicht sie mit der
vom Netzbetreiber vorgegebenen Charakteristik. Beim Auftreten von Abweichungen wird ein korrigierter einheitlicher
Sollwert für die Blindleistung an die Wechselrichter übergeben, der dann dafür sorgt, dass die vorgegebene
Charakteristik wieder erreicht wird.
Abbildung 6: PV-Park mit zentraler Parkregelung
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2 Aufbau von PV-Parks
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2.2 PV-Park mit Integrated Plant Control
Durch Integrated Plant Control ist es möglich, dass jeder Wechselrichter innerhalb einer Gruppe aus mehreren
Wechselrichtern seinen individuellen Beitrag ermittelt, damit am Netzanschlusspunkt die notwendige Blindleistung
eingespeist werden kann. Jeder Wechselrichter im Verbund kompensiert die Impedanzeinflüsse der Kabel und des
Transformators.
Abbildung 7: PV-Park mit Integrated Plant Control
Vorteile von Integrated Plant Control
• Wirtschaftlich: Keine zusätzlichen Kosten für zentrale Parkregler, Messwerterfassung am Netzanschlusspunkt,
schnelle Datenübertragung sowie deren Installation und Inbetriebnahme.
• Netzfreundlich: Einhaltung der vom Netzbetreiber gewünschten Charakteristik, selbst bei sehr schnellen
Netzspannungsänderungen.
• Einfach und übersichtlich: Vereinfachung der Anlagenstruktur und Wartung. Parametrierung der Wechselrichter wird
vom Auslegungsprogramm Sunny Design errechnet.
• Sicher: Redundanz durch individuelle Einbeziehung und einmalige Parametrierung jedes Wechselrichters.
• Flexibel: Selbst kleine PV-Anlagen ab zwei Wechselrichter können ihre Netzcharakteristik preiswert optimieren.
Bereits bestehende Anlagen können über ein Softwareupdate nachgerüstet werden.
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3 Integrated Plant Control einrichten
3 Integrated Plant Control einrichten
Um PV-Anlagen mit Integrated Plant Control zu betreiben, müssen zwei Einstellungen erfolgen:
1. Der individuelle Aufbau der PV-Anlage mit allen wesentlichen Betriebsmitteln muss eingegeben werden, damit jeder
Wechselrichter seinen individuellen Einfluss auf den Netzanschlusspunkt berechnen kann.
2. Die am Netzanschlusspunkt gewünschte Charakteristik (meist durch den Netzbetreiber vorgegeben) muss eingestellt
werden.
3.1 Kennwerte der Anlage ermitteln
Für die Ermittlung der Parametereinstellung am Wechselrichter ist die Charakterisierung der Betriebsmittel zwischen den
Wechselrichterklemmen und dem Netzanschlusspunkt notwendig. Ermitteln Sie folgende Kennwerte:
Verwendete Leitungen
• Leitermaterial
• Querschnitt
• Leitungslänge
MV-Transformator
• Nennscheinleistung (SN)
• Kurzschluss-Spannung (uk)
• Kurzschlussverlust bei Nennleistung (Pk)
Angaben zum MV-Transformator
Die benötigten Angaben zum MV-Transformator können Sie in der Regel dem Typenschild oder dem Datenblatt
entnehmen. Falls diese nicht vorliegen, wenden Sie sich an den Hersteller.
3.2 Kennwerte in Sunny Design eingeben
Eine ausführliche Anleitung zu Sunny Design finden Sie unter www.SMA-Solar.com. Zum Eingeben der ermittelten
Kennwerte in Sunny Design, gehen Sie wie folgt vor:
3. Sunny Design öffnen und Benutzer anmelden.
4. Neues Projekt anlegen.
5. Projektdaten eingeben.
6. Im Bereich Projektdaten die Option Optimierte Blindleistungsanpassung mit Integrated Plant Control
durchführen wählen.
Abbildung 8: Optimierte Blindleistungsanpassung mit Integrated Plant Control wählen
7. Schaltfläche [Zur Konfiguration der PV-Anlage] wählen.
8. Aus dem Menü die verwendeten PV-Generatoren und Wechselrichter wählen.
9. Schaltfläche [Zur Leitungsdimensionierung] wählen.
10. Falls eine Projekt-Unterverteilung (LV3) vorhanden ist, im Fenster Übersicht die Option Projekt-Unterverteilung
vorhanden (LV3) wählen.
11. Im Bereich Übersicht die Option Mittelspannungsleitung und MV-Transformator vorhanden (MV) wählen.
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3 Integrated Plant Control einrichten
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Abbildung 9: Registerkarte MV-Transformator
☑ Im Bereich Konfiguration sind die Registerkarten für die Angabe zu den Leitungen und des MV-Transformators
aktiviert.
12. In den Registerkarten Leitungen LV1, Leitungen LV2 und Leitung LV3 die Kennwerte der verwendeten Leitungen
eintragen.
13. In der Registerkarte MV-Transformator die Kennwerte des Transformators eingeben.
14. Im Bereich Nächste Schritte die Schaltfläche [Parameter herunterladen] wählen.
Abbildung 10: Parameter herunterladen wählen
☑ Sunny Design erstellt eine csv Datei mit den Parametern die im Wechselrichter hinterlegt werden müssen.
Abbildung 11: csv Datei
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3 Integrated Plant Control einrichten
Parameterbezeichnungen in Data 2 + und Data 1
Beschreibung
Parameterbezeichnung Data 2+
Parameterbezeichnung Data 1
Nennscheinleistung aller
Wechselrichter [ kVA]
Plnt.VARtg
Plnt.VARtg
Ohmscher Widerstand für
Impedanzkompensation [ Ω ]
Inverter.VArModCfg.ImpCpn.OhmRis
ImpCpn.OhmRis
Induktiver Widerstand für
Impedanzkompensation [ Ω ]
Inverter.VArModCfg.ImpCpn.InducRis
ImpCpn.InducRis
Kapazitiver Widerstand für
Impedanzkompensatzion [ Ω ]
Inverter.VArModCfg.ImpCpn.CapacRis
ImpCpn.CapacRis
Impedanzkompensation
eingeschaltet
Inverter.VArModCfg.ImpCpn.CapacRis
3.3 Betriebsparameter des Wechselrichters ändern
In diesem Kapitel wird das grundlegende Vorgehen für die Änderung von Betriebsparametern erklärt. Ändern Sie
Betriebsparameter immer wie in diesem Kapitel beschrieben. Einige funktionssensible Parameter sind nur für Fachkräfte
sichtbar und können nur von Fachkräften geändert werden (weiterführende Informationen zum Ändern von Parametern
siehe Anleitung des Kommunikationsprodukts).
Die Betriebsparameter des Wechselrichters sind werkseitig auf bestimmte Werte eingestellt. Sie können die
Betriebsparameter mit einem Kommunikationsprodukt ändern, um das Arbeitsverhalten des Wechselrichters zu
optimieren.
Voraussetzungen:
☐ Je nach Kommunikationsart muss ein Computer mit Bluetooth oder Ethernet-Schnittstelle vorhanden sein.
☐ Kommunikationsprodukt passend zur verwendeten Kommunikationsart muss vorhanden sein.
☐ Der Wechselrichter muss im Kommunikationsprodukt erfasst sein.
☐ Die Änderungen von netzrelevanten Parametern müssen vom zuständigen Netzbetreiber genehmigt sein.
☐ Bei Änderung von netzrelevanten Parametern muss der SMA Grid Guard-Code vorhanden sein (siehe
"Bestellformular für den SMA Grid Guard-Code" unter www.SMA-Solar.com).
Vorgehen:
1. Benutzeroberfläche des Kommunikationsprodukts oder Software aufrufen und als Installateur oder Bediener
anmelden.
2. Wenn erforderlich, SMA Grid Guard-Code eingeben.
3. Gewünschten Parameter wählen und einstellen.
4. Einstellung speichern.
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4 Q on Demand 24-7
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4 Q on Demand 24-7
Durch die Funktion Q on Demand 24-7 bleibt der Wechselrichter am Abend am Netz und versorgt sich aus dem Netz,
um Blindleistung bereitzustellen (III). Der Wechselrichter hat einen erweiterten Arbeitsbereich für den vollen
Scheinleistungsbereich. Über den normalen Arbeitsbereich (I) hinaus kann der Wechselrichter im Einspeisebetrieb bis zu
100 % seiner Scheinleistung als Blindleistung zur Verfügung stellen (II).
Abbildung 12: Arbeitsbereich und Grenzen des Sunny Tripower für Q on Demand 24-7
Parameter für Q on Demand 24-7
Name
Beschreibung
ena_qPosLim_IdPosTimesTanPhiMax
1 = Werkseinstellung
Die Begrenzung des Blindstroms in Abhängigkeit des Wirkstroms (Id) ist
eingeschaltet.
0 = Die Begrenzung des Blindstroms in Abhängigkeit des Wirkstroms ist
ausgeschaltet. Bei Verwendung der Funktion Q on Demand 24-7, diesen
Parameter auf 0 setzen.
Ist der Parameter ena_qPosLim_IdPosTimesTanPhiMax deaktiviert, kann die Blindleistungsbegrenzung wie in der
Technischen Beschreibung „Netzsystemdienstleistungen“ eingestellt werden.
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