Smart Grids: Grundlagen und Technologien der elektrischen Netze der Zukunft
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
VDE Verlag GmbH
[2019]
|
| Ausgabe: | 2., neu bearbeitete und erweiterte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 422 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 970 g |
| ISBN: | 9783800747481 3800747480 |
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INHALTSVERZEICHNIS
GELEITWORT.
V
VORWORT.
VII
1 VISION UND STRATEGIE FUER DIE ELEKTRISCHEN NETZE DER Z UKUNFT
.
1
1.1 DIE TREIBER DER UMGESTALTUNG DER ELEKTRISCHEN NETZE
.
1
1.2 GRUNDLAGEN UND KERNELEMENTE DES EUROPAEISCHEN SMART-GRID-KONZEPTS
.
5
1.3 AMBITIONIERTE ENERGIEWENDEZIELE UND DIE KONSEQUENZEN FUER DIE
ELEKTRISCHEN
NETZE.
11
1.4
LITERATUR.
16
2 SMARTE ERZEUGUNG VON ELEKTRISCHER ENERGIE - RESSOURCEN UND
POTENZIALE.
17
2.1 NEUE TRENDS UND ANFORDERUNGEN AN DIE ELEKTRISCHE ENERGIEERZEUGUNG
.
17
2.2 WETTERABHAENGIG SCHWANKENDE ELEKTROENERGIEERZEUGUNG AUS WIND UND
SONNE.
20
2.2.1
WINDENERGIEANLAGEN.
20
2.2.2 NUTZUNG DER SONNENENERGIE FUER DIE
ELEKTROENERGIEERZEUGUNG.26
2.3 KRAFT-WAERMEKOPPLUNG (KWK) AUF BASIS ERNEUERBARER ENERGIEN
.
32
2.3.1 KRAFTWERKE AUF BASIS BIOGENER
BRENNSTOFFE. 33
2.3.2 GEOTHERMISCHE
HEIZKRAFTWERKE.
35
2.3.3 BRENNSTOFFZELLEN
.
37
2.4 SPEICHERMOEGLICHKEITEN FUER
ELEKTROENERGIE.40
2.4.1 TECHNOLOGIEN UND
EINSATZBEREICHE.
40
2.4.2 HOCHLEISTUNGS-LANGZEITSPEICHER
.41
2.4.2.1
PUMPSPEICHERWERKE.41
2.4.2.2 DRUCKLUFTSPEICHERKRAFTWERKE
.
43
2.4.3 STATIONAERE
AKKUMULATOR-BATTERIEN.45
2.4.4 *ELEKTROENERGIE ZU GAS* MITTELS ELEKTROLYSE
.
48
2.4.5 THERMISCHE SPEICHERUNG VON ENERGIE UND OPTIMIERTER KWK-BETRIEB
.
50
2.5 ERWEITERTE FLEXIBILITAET DER DEFINIERT STEUERBAREN
ELEKTROENERGIEERZEUGUNG . 52
2.6
LITERATUR.55
3 MODERNE TECHNIK UND DIE SMART-GRID-ANFORDERUNGEN IM
UEBERTRAGUNGSNETZ.
59
3.1 UMSPANNWERKE - DIE KNOTEN DES ELEKTRISCHEN
NETZES.59
3.1.1 SCHALTUNGEN UND BETRIEBSMITTEL IN DER HOCH-, HOECHST- UND
ULTRAHOCHSPANNUNGSEBENE.
60
3.1.2 INNOVATIVE FREILUFT-SCHALTANLAGENTECHNIK
.
65
3.1.3 GASISOLIERTE SCHALTANLAGEN
(GIS).
68
3.2 DIGITALE TECHNOLOGIEN ZUR STEUERUNG UND UEBERWACHUNG
.
70
3.2.1 HIERARCHIE DER INFORMATIONSERFASSUNG UND -VERARBEITUNG FUER DIE
NETZFUEHRUNG.
70
3.2.2 SCHUTZ- UND
STATIONSLEITTECHNIK.
73
3.2.2.1 HISTORISCHE
ENTWICKLUNG.73
3.2.2.2
*IED*-TECHNOLOGIE.76
3.2.2.3 SCHUTZSYSTEME IN DER
UEBERTRAGUNGSEBENE.82
3.2.3
NETZLEITTECHNIK.
91
3.3
HOCHLEISTUNGSUEBERTRAGUNGSTECHNIK.96
3.3.1
UEBERSICHT.
96
3.3.2
DREHSTROMUEBERTRAGUNG.
98
3.3.3
GLEICHSTROMUEBERTRAGUNG.
102
3.3.4 FLEXIBLE AC-UEBERTRAGUNG MITTELS WIRK- UND BLINDLEISTUNGSSTEUERUNG
.
107
3.4 AKTUELLE HERAUSFORDERUNGEN FUER DIE
UEBERTRAGUNGSNETZE. 111
3.4.1 EINFLUSS DER VOLATILEN EINSPEISUNG VON WIND- UND
PHOTOVOLTAIKANLAGEN . 111
3.4.2 AUSEINANDERDRIFTEN VON ERZEUGUNG UND VERBRAUCH
.
114
3.4.3 EINSPEISUNG UEBER LEISTUNGSELEKTRONIK UND EINFLUSS AUF DIE
KURZSCHLUSSLEISTUNG.
116
3.5
LITERATUR.
120
4 AUFBAU UND BETRIEB VON VERTEILUNGSNETZEN UND DER EINFLUSS NEUER
N
ETZNUTZER.
121
4.1 KLASSIFIZIERUNG DER
VERTEILUNGSNETZE.121
4.2 ANLAGEN DER MITTELSPANNUNGSEBENE: PRIMAER- UND SEKUNDAERVERTEILUNG
.
122
4.3 NETZSTRUKTUREN IN DER MITTEL- UND NIEDERSPANNUNGSEBENE
.
128
4.4
STERNPUNKTERDUNGSKONZEPTE.132
4.5 SCHUTZKONZEPTE IN
VERTEILUNGSNETZEN.142
4.5.1
MITTELSPANNUNGSNETZE.
142
4.5.2 EINSPEISENDE
UMSPANNWERKE.149
4.5.3
NIEDERSPANNUNGSNETZE.
150
4.6 BETRIEBSFUEHRUNG IN
VERTEILUNGSNETZEN.151
4.6.1 SICHERUNG DER VERSORGUNGSQUALITAET
.
151
4.6.2 BETRIEBSFUEHRUNG IN
VERTEILUNGSNETZEN.156
4.7 AKTUELLE TRENDS IN DER
VERTEILUNGSEBENE.161
4.7.1 VERTEILTE ERZEUGUNG UND NEUE
VERBRAUCHERTYPEN.161
4.7.2 EINFLUSS AUF DIE VERSORGUNGSQUALITAET
.
162
4.8
LITERATUR.
164
5 SMARTE BETRIEBSFUEHRUNG UND BEOBACHTBARKEIT IN UEBERTRAGUNGSNETZEN.
165
5.1 URSACHEN UND VERMEIDBARKEIT INTERNATIONALER GROSSSTOERUNGEN IN
ELEKTRISCHEN N
ETZEN.166
5.1.1 UEBERSICHT UEBER GROSSE SYSTEMSTOERUNGEN UND DAS PHAENOMEN
*SPANNUNGSKOLLAPS*
.
166
5.1.2 BLACKOUT NORD-OST USA/KANADA 2003
.
169
5.1.3 GROSSSTOERUNG IN LONDON 2003
.
171
5.1.4 BLACKOUT IN SCHWEDEN/DAENEMARK 2003
. 172
5.1.5 BLACKOUT IN ITALIEN 2003
.
173
5.1.6 NETZZUSAMMENBRUCH IN ATHEN
2004. 175
5.1.7 GROSSSTOERUNG IM SUEDEN MOSKAUS
2005. 176
5.1.8 GROSSSTOERUNG IN DEUTSCHLAND UND KONTINENTALEUROPA 2006
.
177
5.2 REGELZONEN UND
SYSTEMDIENSTE.
180
5.2.1 SYSTEM- UND BETRIEBSFUEHRUNG
.
180
5.2.2
FREQUENZHALTUNG.
183
5.2.3
SPANNUNGSHALTUNG.185
5.2.4
VERSORGUNGSWIEDERAUFBAU.186
5.2.5 ERZEUGUNGSFAHRPLAENE UND DAS
MERIT-ORDER-PRINZIP.187
5.2.6 SYSTEMDIENSTLEISTUNGEN DURCH VERTEILTE UND ERNEUERBARE ERZEUGER
.
188
5.3 SYSTEMUEBERWACHUNG UND INTELLIGENTES
ENGPASSMANAGEMENT.193
5.3.1 ERFORDERNIS FUER ERWEITERTE SYSTEMUEBERWACHUNG
.
193
5.3.2 BEDEUTUNG VON VORHERSAGEMETHODEN FUER DIE SICHERE BETRIEBSFUEHRUNG
.
196
5.3.2.1 GRUNDPRINZIPIEN DER EINSPEISUNGSVORHERSAGE VON ERNEUERBARER
ENERGIE
----
196
5.3.2.2 ENGPASSVORHERSAGE FUER DEN FOLGETAG IM INTERNATIONALEN VERBUND
.
199
5.3.2.3 NETZEBENENUEBERGREIFENDE ENGPASSPROGNOSEN
.
200
5.3.2.4 DER ZELLULARE ANSATZ FUER VORHERSAGEN, BILANZIERUNG UND
FAHRPLANMANAGEMENT.
202
5.3.3 MODERNE
SCHUTZPHILOSOPHIE.
204
5.3.3.1 SCHUTZSICHERHEITSUEBERWACHUNG
.
204
5.3.3.2 ADAPTIVER
SCHUTZ.207
5.3.3.3
SYSTEMSCHUTZ.
209
5.3.4 WEITBEREICHSUEBERWACHUNG MIT PHASORMESSEINRICHTUNGEN
.
211
5.3.5 STATIONAERE UND DYNAMISCHE NETZSICHERHEITSBEWERTUNG
.
216
5.3.6 FLEXIBLE LEITUNGSBELASTUNG AUFGRUND DER
WETTERBEOBACHTUNG.222
5.3.7
RESUEMEE.
222
5.4
LITERATUR.223
6 DIE DREI SAEULEN VON SMARTER VERTEILUNG - SMART DISTRIBUTION
.
225
6.1 DIE WECHSELBEZIEHUNG VON SMART GRID UND SMART MARKET IN DER
VERTEILUNG.225
6.2 SAEULE 1: AUTOMATISIERUNG UND FERNSTEUERUNG IM LOKALEN
VERTEILUNGSNETZ.229
6.2.1 SPANUNGSREGELUNG IM
VERTEILUNGSNETZ.
229
6.2.1.1 TRADITIONELLE SPANNUNGSREGELUNG UND DIE ADAPTION FUER SMART GRIDS
.
229
6.2.1.2 SMARTE EINBINDUNG DER NETZNUTZER IN DIE SPANNUNGSREGELUNG
.
233
6.2.2 MOEGLICHKEITEN DER
LEISTUNGSFLUSSSTEUERUNG.
234
6.2.3 BESCHLEUNIGTE FEHLERORTUNG UND WIEDERVERSORGUNG NACH STOERUNGEN
.
236
6.2.4 ERWEITERTE
SCHUTZKONZEPTE.
238
6.2.4.1 DIE GEAENDERTEN ANFORDERUNGEN AN DIE SCHUTZKONZEPTE [6-4]
.
238
6.2.4.2 SCHUTZSYSTEME MIT VERTEILTER
ERZEUGUNG.242
6.2.4.3 PHASORMESSUNG IM
VERTEILUNGSNETZ.245
6.2.5 DIE WIRTSCHAFTLICHKEIT VON SMART-GRID-ERTUECHTIGUNG IN
VERTEILUNGSNETZEN.
247
6.3 SAEULE 2: FLEXIBILITAET DURCH VIRTUELLE KRAFTWERKE
.
250
6.3.1 GRUNDLAGEN VIRTUELLER KRAFTWERKE
.
250
6.3.2 SPEICHER UND STEUERBARE LASTEN - DEMAND SIDE M ANAGEMENT
.
252
6.3.3 NUTZEN VIRTUELLER KRAFTWERKE IN EINER PERSPEKTIVISCHEN
MARKTORDNUNG
.
255
6.4 SAEULE 3: SMART METERING UND MARKTEINBINDUNG DER
KONSUMENTEN.262
6.4.1 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN
ZAEHLERTECHNIK.
262
6.4.2 DYNAMISCHE
TARIFE.
264
6.4.3 BEEINFLUSSUNG DES KONSUMENTENVERHALTENS - DEMAND SIDE RESPONSE
.
267
6.4.4 ELEKTROMOBILITAET UND ENERGIEMANAGEMENT
.
273
6.5 KOMMUNIKATIONSBEDARF FUER SMART DISTRIBUTION
.
277
6.6
LITERATUR.278
7 ANFORDERUNGEN AN DIE KUENFTIGE MARKTORDNUNG
.
281
7.1 PERSPEKTIVEN ZUR MARKTORDNUNG AUF DEM ELEKTROENERGIESEKTOR - VISION
UND
FALLSTUDIE.
286
7.2 INNOVATIVE DIENSTLEISTUNGEN FUER NETZBETRIEB UND MARKT
.
293
7.2.1 SMART SERVICES IM UEBERBLICK
.
293
7.2.2
MESSDIENSTLEISTUNGEN.294
7.2.3 DATENKOMMUNIKATION UND
INFORMATIONSMANAGEMENT.296
7.3
LITERATUR.296
8 INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIE ALS RUECKGRAT DER
SMART G
RIDS.
299
8.1 DIE BEDEUTUNG VON EINHEITLICHEN IKT-STANDARDS FUER SMART
GRIDS.299
8.1.1 AUFGABEN VON
IKT-STANDARDS.299
8.1.2
KOMMUNIKATIONSSTANDARDS.300
8.1.3 STANDARDS FUER DAS DATENMANAGEMENT
.
304
8.1.4 INFORMATIONSSICHERHEIT UND
DATENSCHUTZ.306
8.2 ENTWICKLUNG VON LEITTECHNIK UND KOMMUNIKATION IN ELEKTRISCHEN
N
ETZEN.307
8.2.1 ARCHITEKTURENTWICKLUNG DER FERNSTEUERUNG VON UMSPANNWERKEN
.
307
8.2.2 EINFUEHRUNG DIGITALER KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE
.
311
8.3 DIE DURCHGAENGIGE ANWENDUNG DES KOMMUNIKATIONSSTANDARDS
IEC
61850.
319
8.3.1 REFERENZMODELL UND STRUKTUR VON IEC 61850
.
319
8.3.2 OBJEKTORIENTIERTES
DATENMODELL.323
8.3.3 DREI KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE AUF EINEM B U
S.329
8.3.4 DIE
PROTOKOLLDIENSTE.331
8.3.5 HERSTELLERUNABHAENGIGES
ENGINEERING.335
8.3.6 KONFORMITAETS- UND
ABNAHMETESTS. 338
8.3.7 STANDARDERWEITERUNGEN FUER SMART-GRID-ANWENDUNGEN
.
343
8.4 DATENMANAGEMENT AUF BASIS EINHEITLICHER DATENMODELLE *CIM* NACH
IEC
61968/70.
345
8.5 SICHERHEIT DER KOMMUNIKATION NACH IEC/TS 62351
. 350
8.6 INTERNATIONALE ANSTRENGUNGEN ZUR SCHAFFUNG EINHEITLICHER STANDARDS
FUER SMART
GRIDS.352
8.6.1 DAS REFERENZMODELL IEC/TR 62357
. 352
8.6.2 DAS EUROPAEISCHE NORMUNGSMANDAT M
/490. 353
8.6.3 GLOBALE AKTIVITAETSANALYSE IM RAHMEN DER E-ENERGY-/SMART-GRID-
NORMUNGSROADMAP.
358
8.7
LITERATUR.365
9 SMART GRIDS W ELTW EIT
.
369
9.1 SMART GRIDS FUER DIE GLOBAL GROESSTEN ELEKTROENERGIESYSTEME
.
369
9.1.1 AMBITIONIERTE ENTWICKLUNGSSTRATEGIEN IN CHINA
.
.369
9.1.2 AUSBAUZIELE FUER DIE VERBUNDNETZE DER USA
.
372
9.1.3 AUSBAU DER VERBUNDNETZE RUSSLANDS UND DER UMGEBENDEN
LAENDER.378
9.2 UEBERSICHT ZU DEN SMART-GRID-AKTIVITAETEN IN
EUROPA.383
9.2.1 PROJEKTE DER 5. BIS 8. RAHMENPROGRAMME DER EUROPAEISCHEN UNION
.
384
9.2.2 EUROPAEISCHE INVENTUR NATIONALER
SMART-GRID-PROJEKTE.387
9.3 AUSGEWAEHLTE SMART-GRID-PROJEKTE IN DER VERTEILUNGSEBENE
.
392
9.3.1 WEB2ENERGY - DIE DREI SAEULEN VON SMART DISTRIBUTION IM
PRAXISTEST.392
9.3.2 REGMOD HARZ - VERSORGUNG EINER REGION DURCH EIN VIRTUELLES
KRAFTWERK. 396
9.3.3 DSR-PROJEKTE IN DEN
USA.400
9.3.4 DAS SUEDKOREANISCHE SMART-GRID-VERSUCHSFELD AUF DER INSEL JE JU
.403
9.4
LITERATUR.406
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS.
409
STICHWORTVERZEICHNIS
414 |
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| author | Buchholz, Bernd Michael 1948- Styczynski, Zbigniew A. 1949- |
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| discipline | Maschinenbau / Maschinenwesen Energietechnik, Energiewirtschaft Elektrotechnik Elektrotechnik / Elektronik / Nachrichtentechnik Energietechnik |
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