Das Stromversorgungssystem befindet sich in einem beispiellosen Wandel hin zu einer massiven Integration erneuerbarer Energien, die durch Leistungselektronik eingebunden werden. Eine zentrale Herausforderung dieses Wandels ist die Ablösung konventioneller thermischer Kraftwerke und ihrer Synchrongeneratoren durch verteilte erneuerbare Energien, die über leistungselektronische Umrichter an das Netz angeschlossen werden. Die ständig sinkenden Kosten für Photovoltaik und Windturbinen machen den Einsatz erneuerbarer Energien in grossem Massstab sehr attraktiv. Bei Verwendung der standardmässigen netzgeführten Regelung (GFM) mit Verfolgung des Punktes maximaler Leistung sind die Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energien auf die Frequenzstabilität elektrischer Energiesysteme jedoch äusserst problematisch. Der heutige Netzbetrieb stützt sich in hohem Masse auf die Stromerzeugung in grossen Mengen und auf Synchronmaschinen, die ein erhebliches Mass an Schwungmasse bereitstellen, die Selbstsynchronisierung im Stromnetz aufrechterhalten und durch ihre Frequenz- und Spannungsregelung einen stabilen und zuverlässigen Betrieb des Stromnetzes gewährleisten. Zwar können verschiedene leistungselektronische Geräte eingesetzt werden, um die Trägheit von Maschinen zu emulieren, doch diese Klasse heuristischer Regelungsalgorithmen nutzt nicht die schnellen Stellmöglichkeiten von Stromrichtern und kann, wie jüngste Studien belegen, ineffizient sein oder sogar ein von Leistungselektronik dominiertes Netz nicht stabilisieren. Eine Schlüsseltechnologie zur Bewältigung dieser Herausforderung sind netzbildende (GFM) Stromrichter, die die Spannungshöhe und -frequenz an ihrem Stromrichteranschluss steuern, um die Selbstsynchronisierung und Netzstabilität zu gewährleisten. Während bedeutende Fortschritte bei der Ersetzung von Synchronmaschinen durch netzbildende Stromrichter gemacht wurden, konzentrieren sich aktuelle Arbeiten auf die Untersuchung von Stromrichternetzwerken, vernachlässigen aber typischerweise die Stromquelle, die den Stromrichter speist. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen, einheitlichen Regelungskonzepts, das die Fähigkeiten von Stromrichtern, erneuerbarer Energieerzeugung (z. B. Windturbinen und Photovoltaik), Energiespeichersystemen und anderen gebräuchlichen Aktoren (z. B. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) für eine autonome Primärregelung voll ausschöpft und mit den vorherrschenden Sekundärregelungsarchitekturen integriert. Da künftige Stromversorgungssysteme voraussichtlich Millionen von verteilten Geräten enthalten werden, ist eine zentrale Koordinierung auf den Zeitskalen der Primärregelung weder wünschenswert noch praktikabel. Daher zielt dieses Projekt darauf ab, Regelungsalgorithmen zu entwickeln, die ein hohes Mass an Selbstorganisation des Systems gewährleisten.
