Stabilitätsuntersuchungen in Niederspannungsnetzen bei zunehmender Integration von Eigenerzeugungsanlagen im Gebäudesektor – Dynamische Netzsimulationen und Regelungskonzepte für netzreaktive Gebäude



Tim Schlösser
E.ON Energy Research Center – RWTH Aachen
Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems (ACS)
Abteilungen: Modelling and Simulation Interactive Infrastructures
Telefon 0241 / 80 49 750 – tschloesser@eonerc.rwth-aachen.de


Betreuung
Univ. Prof. Dr.-Ing. Antonello Monti
E.ON Energy Research Center – RWTH Aachen; Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems


Kurzbeschreibung des Dissertationsthemas

Hintergrund und Motivation
Die weiterhin zunehmende elektrische Einspeisung im Gebäudesektor stellt aufgrund der Nichtvorhersagbarkeit von volatilen, erneuerbaren Energiequellen und dem statistischen Verbraucherverhalten eine große Herausforderung an bestehende Niederspannungsnetze dar. In der klassischen Auslegung der Netze ist dies unzureichend berücksichtigt und die Wahrscheinlichkeit für eine Gefährdung der Netzstabilität ist dadurch erhöht. Netzreaktive Gebäude mit ihrer Anlagentechnik, wie Wärmepumpen und Heizkraftwerke, stellen sich als elektrische Verbraucher und Erzeuger dar, die die Möglichkeit zur optimierten Netzsystemführung bieten. Vor diesem Hintergrund werden Untersuchungen mittels dynamischer Netzsimulationen für Niederspannungsnetze mit zunehmendem Anteil an netzreaktiven Gebäuden und deren Anlagentechnik durchgeführt. Dabei liegt der Fokus auf der Bewertung der Stabilität von Niederspannungsnetzen, als auch in der Entwicklung von Regelungsstrategien für Einspeise- und Lastmanagement.

Umsetzung
Schwerpunkt der Forschungsarbeit ist der Einfluss der Einbindung erneuerbarer Energieerzeugung im Gebäudesektor sowie netzreaktiver Anlagentechnik auf die Stabilität des elektrischen Netzes. Unterschiedliche Typen von Niederspannungsnetzen (ländlich, städtisch) müssen hierbei für eine ganzheitliche Bewertung berücksichtigt werden. Dynamische Netzsimulationen beinhalten zum einen die detaillierte Nachbildung des elektrischen Netzes und seiner Komponenten, als auch das thermische und elektrische Verbraucherverhalten, welches durch die thermo-elektrische Anlagentechnik miteinander verknüpft ist. Netzberechnungsprogramme, wie NEPLAN und Komponenten zur dynamischen Untersuchung von Energiesystemen RTDS (Real Time Digital Simulator), als auch multiphysikalischer Systeme (PC-Cluster) kommen zu Einsatz. Sie werden hierbei zur umfassenden Untersuchung von Stabilität, dynamischen Vorgängen bei Änderungen von Last oder Einspeisung als auch zur Fehleranalyse im Netz oder bei regelungstechnischen Untersuchungen genutzt.

Erwartetes Ergebnis
Ziel der Forschungsarbeit ist die dynamische simulationstechnische Untersuchung von Niederspannungsnetzen und die Beurteilung von Stabilität durch zunehmende Integration von Eigenerzeugungsanlagen im Gebäudesektor. Die Aussagen über den Einfluss auf elektrische Netze liefern wichtige Grundlagen für optimierte Netzplanung, Netzausbau und Netzführung. Des Weiteren sollen regelungstechnische Untersuchungen das Potential für eine effiziente Netzsystemführung aufzeigen. Hierbei gibt es Optionen von Lastverschiebungen in der Verbraucherseite, Einspeisesteuerung zur Stützung des Netzes und der Klärung bei Fehlern. Die Möglichkeit des dezentralen Lastmanagements ist hierbei eine sinnvolle Möglichkeit, um Regeleingriffe aus höheren Spannungsebenen zu minimieren und damit auch wirtschaftlich einen zukünftigen Vorteil für Verbraucher und Netzbetreiber zu schaffen.

Kurzer Lebenslauf

Zeitraum
Tätigkeit
Seit 07.2012Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Doktorand), Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems, E.ON Energy Research Center – RWTH Aachen
10.2005 – 04.2012Diplomstudiengang ; Elektrotechnik und Informationstechnik; Fachrichtung Elektrische Energietechnik
           

Forschungs- und Interessensschwerpunkte


Veröffentlichung

Keine Angaben