Die zunehmende Integration von Erzeugungsanlagen basierend auf erneuerbaren Energien beeinflusst stark das dynamische Verhalten und damit die Stabilität des elektrischen Energiesystems. Störungen, die zu schnellen und starken Frequenzänderungen führen, gewinnen an Bedeutung, wie beispielsweise das Ereignis der Systemauftrennung in Kontinentaleuropa im Jahr 2021 gezeigt hat. Konventionelle Kraftwerke wirken solchen Frequenzabweichungen inhärent entgegen, da die Trägheit der rotierenden Maschinen Frequenzänderungen durch das Aufnehmen oder Freisetzen von kinetischer Energie verlangsamt. Im Gegensatz dazu sind Erneuerbare-Energie-Anlagen und aufkommende Technologien, wie Batteriespeicher, überwiegend über Wechselrichter mit dem Netz verbunden – leistungselektronische Komponenten, die grundsätzlich keine mechanische Trägheit aufweisen.

Mit dem zunehmenden Anteil wechselrichterbasierter Erzeugung wird es unerlässlich, ihre mögliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Stabilität von elektrischen Energiesystemen zu bewerten, insbesondere in Systemen mit geringer Trägheit. Die dezentrale Erzeugung in vielen kleinen Einheiten verlagert die Stromerzeugung von den Übertragungs- zu den Verteilnetzen. Diese Arbeit untersucht den Beitrag aktiver Verteilnetze zur dynamischen kurzfristigen Frequenzstabilität durch umfassende numerische Simulationen im Zeitbereich. Die Ergebnisse zeigen, dass aktive Verteilnetze, insbesondere bei hohem Anteil wechselrichterbasierter Erzeugung und geringer Systemträgheit, eine bedeutende Rolle bei der kurzfristigen Frequenzstabilität spielen können. Verschiedene Implementierungen einer schnellen Frequenzregelung (engl. fast-frequency response) für wechselrichterbasierte Erzeugungsanlagen werden angewendet und in einem Mittelspannungs- und Hochspannungs-Benchmark-Netz verglichen.

Die Modellierung von verteilten kleineren wechselrichterbasierten Erzeugungsanlagen in Studien des elektrischen Energiesystems stellt aufgrund ihrer großen Anzahl einzigartige Herausforderungen dar. Für große Energiesysteme schlägt diese Arbeit reduzierte dynamische Aggregationsmodelle basierend auf Messungen vor. Die dynamischen Äquivalente oder Aggregationsmodelle können die dynamische Frequenzantwort aktiver Verteilungsnetze für verschiedene Einstellungen nachbilden und helfen dabei, die sich ändernde Struktur von Erzeugungsanlagen in Studien zur Frequenzstabilität einzubeziehen. Die Ergebnisse zeigen auch auf, welche Parameter für dynamische Äquivalente aktiver Verteilungsnetze zu berücksichtigen sind.