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Netzgekoppelte Steuerstrategien für Energiespeichersysteme: PQ-, VF- und VSG-Steuerung
- November 7, 2025
Mit der zunehmenden Einspeisung erneuerbarer Energien werden Energiespeichersysteme (ESS) zunehmend eingesetzt, um das Stromnetz zu stabilisieren, die Stromqualität zu verbessern und flexible Betriebsweisen zu unterstützen.
Ein entscheidender Aspekt eines ESS ist die netzgekoppelte Steuerstrategie, die bestimmt, wie das System unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit dem Netz interagiert.
Drei weit verbreitete Steuerstrategien für netzgekoppelte ESS sind: PQ-Steuerung, VF-Steuerung und Virtual Synchronous Generator (VSG)-Steuerung. Jede Strategie hat eigene Eigenschaften, Vorteile und geeignete Anwendungsszenarien.
PQ-Steuerung (Aktive und Reaktive Leistungssteuerung)
Die PQ-Steuerung ist eine der häufigsten Strategien für netzgekoppelte ESS. Sie konzentriert sich auf die unabhängige Regelung der aktiven Leistung (P) und reaktiven Leistung (Q) des ESS.
Hauptmerkmale:
Reguliert die aktive Leistung zur Unterstützung von Lastmanagement und Energiesteuerung.
Steuert die Blindleistung zur Verbesserung der Netzspannung und des Leistungsfaktors.
Unterstützt Netzservices wie Lastspitzenreduktion, Lastglättung und Blindleistungsbereitstellung.
Vorteile:
Einfach und effektiv für Energiearbitrage und Netzunterstützung.
Schnelle Reaktion auf Leistungsänderungen.
Kompatibel mit Standard-Netzvorschriften.
Typische Anwendungen:
Gewerbliche und industrielle Energiespeichersysteme.
Netzgekoppelte PV- und Speichersysteme zur Lastspitzenreduktion.
Großspeicher, die Blindleistungsunterstützung für das Netz bereitstellen.
VF-Steuerung (Spannungs-Frequenz-Steuerung)
Die VF-Steuerung wird hauptsächlich in Insel- oder Mikronetz-Szenarien eingesetzt, in denen keine Netzreferenz vorhanden ist. Das ESS arbeitet als netzbildende Einheit und regelt die lokale Spannung (V) und Frequenz (F) zur Versorgung angeschlossener Lasten.
Hauptmerkmale:
Hält Spannung und Frequenz in Mikronetzen oder Inselbetrieb stabil.
Passt die Ausgangsleistung automatisch an Laständerungen an.
Liefert Systemträgheit und erhöht die Stabilität des Mikronetzes.
Vorteile:
Ideal für Off-Grid- oder Inselbetrieb.
Ermöglicht nahtlosen Übergang zwischen Netzbetrieb und Inselbetrieb.
Verbessert die Stromqualität und reduziert Spannungs- und Frequenzschwankungen.
Typische Anwendungen:
Ferne Mikronetze mit hohem Anteil erneuerbarer Energien.
Kritische Einrichtungen, die zuverlässigen Off-Grid-Betrieb benötigen.
Hybridsysteme aus PV, Wind und Energiespeichern.
VSG-Steuerung (Virtual Synchronous Generator)
Die Virtual Synchronous Generator (VSG)-Steuerung ahmt das Verhalten eines Synchron-generators nach, indem sie dem ESS virtuelle Trägheit und Dämpfung hinzufügt.
Sie bietet eine netzunterstützende Funktion, ähnlich wie herkömmliche Generatoren, jedoch mit schnellerer Reaktion und flexibler Steuerung.
Hauptmerkmale:
Nachbildung von Synchron-Generator-Dynamiken zur Netzstabilisierung.
Bereitstellung virtueller Trägheit zur Abmilderung von Frequenzschwankungen.
Unterstützt sowohl netzfolgende als auch netzbildende Betriebsmodi.
Vorteile:
Erhöht die Netzstabilität bei hoher Einspeisung erneuerbarer Energien.
Verbessert die kurzfristige Frequenz- und Spannungsregelung.
Ermöglicht ESS die Teilnahme an Hilfsdiensten wie dem Bereithalten von Regelleistung.
Typische Anwendungen:
Großspeicher zur Unterstützung schwacher Netze.
Netze mit hohem Anteil erneuerbarer Energien, die Trägheit benötigen.
Mikronetze mit dynamischen Lastschwankungen.
Vergleich von PQ-, VF- und VSG-Steuerung
Die drei Hauptsteuerstrategien – PQ-Steuerung, VF-Steuerung und VSG-Steuerung – haben unterschiedliche Rollen, Betriebsmodi und Anwendungsbereiche in Energiespeichersystemen.
PQ-Steuerung:
Arbeitet im netzfolgenden Modus, d.h. das ESS passt seine Leistung an die vorhandene Netzspannung und -frequenz an.
Hauptaufgabe ist die Steuerung von aktiver und reaktiver Leistung.
Häufig in gewerblichen und industriellen ESS sowie in netzgekoppelten PV-Speichersystemen eingesetzt.
VF-Steuerung:
Arbeitet als netzbildende Strategie, bei der das ESS Spannung und Frequenz unabhängig regelt.
Besonders geeignet für Inselbetrieb oder Mikronetze ohne Netzreferenz.
Gewährleistet stabile Spannung und Frequenz, ideal für Mikronetze mit hohem erneuerbaren Anteil oder kritische Off-Grid-Anlagen.
VSG-Steuerung:
Arbeitet im netzbildenden oder netzunterstützenden Modus und emuliert die Dynamik eines Synchron-generators.
Bietet virtuelle Trägheit und Dämpfung, verbessert die Stabilität bei Frequenz- und Spannungsschwankungen.
Typisch für schwache Netze, Netze mit hohem erneuerbarem Anteil und dynamische Mikronetze.
Zusammenfassung:
PQ-Steuerung: Einfach, effizient, ideal für Energie- und Blindleistungsmanagement im stabilen Netz.
VF-Steuerung: Gewährleistet zuverlässigen Betrieb im Insel- oder Mikronetzbetrieb.
VSG-Steuerung: Bietet virtuelle Trägheit, unterstützt Netze mit hohem Anteil erneuerbarer Energien und verbessert dynamische Leistung.
Die Wahl der Steuerstrategie hängt von Netzbedingungen, Anwendungsszenario und erforderlichen Netzservices ab, sodass ESS-Designer Effizienz, Stabilität und Flexibilität ausbalancieren können.
Engineering-Praxis und Zukunftstrends
Bei FFD POWER integrieren unsere ESS-Lösungen adaptive PQ-, VF- und VSG-Steueralgorithmen, um Netzstabilität und Betriebseffizienz zu maximieren.
Fortschrittliche Steuerstrategien ermöglichen nahtlose Übergänge zwischen Netzbetrieb und Inselbetrieb und bieten:
Hochwertige Energieausgabe
Schnelle dynamische Reaktion auf Netzstörungen
Teilnahme an Hilfsdiensten
Optimierte Integration erneuerbarer Energien
Zukunftstrends:
Hybride Steuerstrategien, die PQ, VF und VSG kombinieren, für flexiblen Betrieb.
Intelligente Steuerung mit KI zur Vorhersage von Last- und Erzeugungsschwankungen.
Erweiterte netzbildende Funktionen für schwache und mikronetzdominierte Netze.
Fazit
Netzgekoppelte Steuerstrategien sind das Rückgrat moderner Energiespeichersysteme.
PQ-Steuerung steuert aktive und reaktive Leistung zur Energieoptimierung und Netzunterstützung.
VF-Steuerung gewährleistet Spannungs- und Frequenzstabilität im Insel- oder Mikronetzbetrieb.
VSG-Steuerung bietet virtuelle Trägheit, um die Netzstabilität in Netzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien zu erhöhen.
Die Auswahl der passenden Steuerstrategie ist entscheidend für effizienten, zuverlässigen und flexiblen ESS-Betrieb und entspricht der Mission von FFDPOWER, leistungsstarke Energiespeicherlösungen bereitzustellen.