Frequenzstabilität im regenerativ geprägten kontinentaleuropäischen Elektrizitätsversorgungssystem:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
printproduction M. Wolff
2021
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Aachener Beiträge zur Energieversorgung
Band 212 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | xii, 179 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 286 g |
| ISBN: | 9783982258478 |
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| adam_text | Frequenzstabilität im regenerativ
geprägten kontinentaleuropäischen
Elektrizitätsversorgungssystem
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
Christian Alexander Bredtmann, M Sc
aus Schwelm
Berichter: Univ -Prof Dr -Ing Albert Moser
Univ -Prof Dr -Ing Hendrik Lens
Tag der mündlichen Prüfung: 2 Oktober 2020
ULB Darmstadt
WL A
20740531 _
Inhaltsverzeichnis i
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis - ee ee i
Symbolverzeichnis 2 6 es vii
Mathematische Notation 002 ee ee ix
Abkiirzungsverzeichnis 200 ee eee xi
1 Ejinleitung 2 ee 1
1 1 Das europaische Erzeugungssystem im Jahr 2050 1
1 2 Europaweite Richtlinien zum Übertragungsnetzbetrieb 3
1 3 Frequenzstabilität 2 2220 onen ne 4
1 4 Motivation der Forschungsarbeit 222er ernennen 6
1 5 Stand der Forschung und Technik 2:22 02 7
1 6 Zentrale Forschungsfragen und Ziel der Arbeit 9
1 7 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit 2 2220200 11
2 Analyse des Forschungsgegenstands 2 0 006+ eee 13
2 1 Begriffsklarung Stabilitat 2 002 2 ee ee 13
2 2 Auslegungsrelevante Stérung 2 2 ee eee 14
2 3 Abgrenzung des Betrachtungsbereichs - 0- 15
231 Systemischer Betrachtungsbereich 2 22 2 0 15
232 Räumlicher Betrachtungsbereich 2 2200 16
233 Zeitlicher Betrachtungsbereich :2200 19
2 4 Mechanismen zur Erhaltung der Frequenzstabilität 21
241 Status Quo :: 22 oo ee 22
242 Potentiale in einem regenerativ geprigten System 24
2 5 Untersuchungsmethoden 2 00 6 eee eee 27
- Inhaltsverzeichnis
3 Analyse der Komponenten und deren dynamischer Modelle ---- ”
31 Grundlagen 2222 seen »
311 Angemessenheit der Modelle rc! n
312 Per-Unit-System 2 recent a
3 2 Thermische und hydraulische Kraftwerke cc 8
321 Schematischer Aufbau -- eet i
322 Synchronmaschine 2-0-2 ttt 6
323 Erregersystem 2-2-0 et 8
324 Dampfturbine 0 2 00-002 rt 2
325 Gasturbine - -0- eet “
326 Wasserturbine 2 our rnene nern nn nn s
33 Windenergieanlagen 2 2 een a
34 Photovoltaikanlagen 2 - er re 0
3 5 Energiespeicher 0 0 00 ee ee tt 65
3 6 Verbraucher 22m rennt s
3 7 Elektrisches Netz oo oem nenn rn nn a
371 Ubertragungsnetz 0 a
372 Unterlagerte Netze 20 22 ee ss
373 Freileitungen und Kabel ee s
374 Transformatoren Komoren een nt 6
375 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung 1 I
376 Leistungsschalter und Trenner rc !
377 Kompensationsanlagen und FACTS cr 0 °
3 8 Frequenzmessung 2-0-0200 ett 72
3 9 Ausfälle von Netznutzern und Netzbetriebsmitteln 1° 73
Modellbildung 2 a
4 1 Anforderungen an Modellformulierung rc! a
4 2 Differential-algebraisches Gleichungssystem cc 7 8
4 3 Modell des Elektrizitatsversorgungssystems © - cl 19
4 4 Thermische und hydraulische Kraftwerke +-7 25
441 Synchronmaschine : recent 3
442 Erregersystem 0 0 00 eet 87
Inhaltsverzeichnis
ii
443 Dampfturbine 2 2222er 87
444 Gasturbine 2 2 22cm rennen enne 87
445 Wasserturbine 2:22 22er r seen 90
4 5 Konverter-basierte Modelle : 22 222 een 92
451 Windenergieanlagen 2 ee ee ees 92
452 Photovoltaikaniagen 0 0 ee ee 94
453 Energiespeicher :00 ee eee 96
454 Blindleistungsbereitstellung 2 0-0-2222 0 0 97
4 6 Last-Modell 2 0 ee 98
461 Modellierung von Erzeugungsanlagen als negative Last 99
4 7 Lokale Netzfrequenz 2 Co ee 100
1 8 Verteilnetzmodell : 2:22 ernennen 101
4 9 Netzmodell 2 000 ee ee et eee 102
491 Langselemente 2 0 ee ee ee ee ee 102
492 Querelemente 2 2 22 103
493 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) 103
494 Admittanzmatrix 2 00 nenn 104
495 Leistungsflussgleichungen 2 eee eee 104
496 Dynamische Berechnungen 2 eee eee 105
4 10 Störungen ee 105
5 Analyse der Methoden 2-20 eeeenenenennn 107
5 1 Problembeschreibung und Anforderungen 20 0 107
5 2 Zeitbereichssimulation 0 000 022 0020000505 109
521 Grundlagen 2 ce ee 109
522 Methodische Ansätze ee ee ee 109
523 Stabilität von Integrationsverfahren x 0 1il
524 Implizite Integrationsverfahren 2 00 112
525 Implizite Einschrittverfahren 2 113
526 Implizite Mehrschrittverfahren 2 2000 114
5 3 Lösen nicht-linearer Gleichungssysteme 2200 117
5 4 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 2 2 119
= Inhaltsverzeichnis
6 Verfahren
6 1 Verfahrensüberblick
Aufbereitung und Generierung der dynamischen Eingangsdaten
6 3 Zeitbereichssimulation 2 ernennt 06
631 Lösen differential-algebraischer Gieichungssysteme- - « * 126
632 Berechnung eines Zeitschritts cc 10
6 4 Auswertung der Ergebnisdaten recent!
7 Exemplarische Untersuchungen -- er cerenett m
7 1 Untersuchungsszenarien recent 136
7 2 Plausibilitätsprüfung - cent 137
7 3 Rechenzeiten und Speicherbedarf - recent
7 4 Untersuchung der Frequenzstabilität er reeen 138
7 5 Frequenzstiitzung durch PV- und Windenergieanlagen - +: 140
751 Proportionalregelung 6 ee eet A
75 2 Kombinierte PD-Regelung - rc ren! 2
7 6 Frequenzstützung durch Energiespeichersysteme +--+ + °°
7 7 Regionalität der Momentanreserve - --- sett ie
7 8 Zusammenfassender Vergleich -- recent 152
7 9 Schlussfolgerungen - cent!
8 Zusammenfassung und Ausblick - ernennt 15
Literaturverzeichnis 2 00000 tt 159
Quellenverzeichnis 2000 00-002 eet 17
Abbildungsverzeichnis 22 2 2:20 r seen ent 17
Tabellenverzeichnis 0 00 177
A CORINE CLC-Klassen
|
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Frequenzstabilität im regenerativ
geprägten kontinentaleuropäischen
Elektrizitätsversorgungssystem
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
Christian Alexander Bredtmann, M Sc
aus Schwelm
Berichter: Univ -Prof Dr -Ing Albert Moser
Univ -Prof Dr -Ing Hendrik Lens
Tag der mündlichen Prüfung: 2 Oktober 2020
ULB Darmstadt
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