Multifunktionaler Einsatz von Energiespeichern in engpassbehafteten Verteilungsnetzen:
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Veröffentlicht: |
Aachen
Verlagshaus Mainz GmbH
2015
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Multifunktionaler Einsatz von
Energiespeichern in engpassbehafteten
Verteilungsnetzen
Von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen
zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Ingenieurwissenschaften
genehmigte Dissertation
vorgelegt von
Diplom-W irtschaftsingenieur
Bartholomäus Wasowicz
aus Hindenburg
Berichter: Univ -Prof Dr -Ing Armin Schnettler
Univ -Prof Dr -Ing Rolf Witzmann
Tag der mündlichen Prüfung: 22 April 2015
Inhaltsverzeichnis
i
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis iv
Tabellenverzeichnis vii
1 Einleitung 1
1 1 Motivation 1
1 2 Stand des Wissens 3
1 3 Zielsetzung und Struktur der vorliegenden Arbeit 12
2 Analyse und Methodik 13
2 1 Technische Analyse 13
211 Elektrische V erteilungsnetze 13
212 Elektrische Energiespeichertechnologien 18
213 Konzept des Speicherportfolios 23
2 2 Energiewirtschaftliche Analyse 24
221 Analyse heutiger Elektrizitätsmärkte 24
222 Regulatorische Rahmenbedingungen und Rollenanalyse 28
2 3 Methodisches Vorgehen 30
231 Abgrenzung des Untersuchungsgegenstands 30
232 Einführung in die Methodik 31
233 Speichereinsatzpotential im Netzgebiet 35
234 Dimensionierung und Allokation im Vorfeld der
Einsatzoptimierung 36
235 Einsatz auf Regelleistungsmärkten 40
236 Auswertungsmethodik 44
ii_Inhaltsverzeichnis
3 Optimierungsverfahren 51
31V erfahrensübersicht 51
3 2 Mathematische Berechnungsverfahren 51
321 Einsatzoptimierungsverfahren 52
322 Lastflussberechnung 54
323 Dimensionierungsverfahren 56
3 3 Marktorientierte Speichereinsatzmodellierung 58
331 Formulierung des Optimierungsproblems 58
332 Speichereinsatzmodellierung unter Netzrestriktionen 64
3 4 Multifunktionale Speichereinsatzmodellierung in
Verteilungsnetzen 69
3 5 Dimensionierungsmodell für Speicherportfolios 74
3 6 Kritische Auseinandersetzung 76
4 Exemplarische Ergebnisse 79
4 1 Vorstellung der Modellregion 79
4 2 Untersuchungsfokus 81
4 3 Simulationsergebnisse 83
431 Ergebnisse Lastspitzensenkung 83
432 Ergebnisse Engpassmanagement 95
433 Ergebnisse Vermeidung von Netzinvestitionen 110
4 4 Sensitivitätsanalysen 112
5 Zusammenfassung und Ausblick 117
5 1 Zusammenfassung 117
5 2 Ausblick 121
Literaturverzeichnis,
125
Inhaltsverzeichnis
iii
bkürzungsverzeichnis 141
Kenngrößen zur Speichermodellierung 143
A 1 Gewählte Technologie- und Kosten-Parameter 143
A 2 Modellierung der Zyklenfestigkeit 146
B Parameter der ökonomischen Bewertung 149
C Ablauf und Parametrierung genetischer Algorithmus 150
Spannungsverteilung im untersuchten Mittelspannungsnetz 152 |
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