Modellierung dezentraler Energieerzeuger für die Simulation der Mittelzeitdynamik elektrischer Versorgungssysteme. - 93 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
Regenerative Energien allgemein und Windkraft im Speziellen erlangen zunehmende Bedeutung in der Energieversorgung und haben durch ihre stochastische und unabhängige Einspeisung Einfluss auf das dynamische Verhalten von Elektroenergiesystemen. Zur Untersuchung dieser Phänomene ist die Bereitstellung von Simulationsmodellen notwendig. Besondere Bedeutung hat dabei die Dynamik im Mittelzeitbereich größer eine Sekunde bis mehrere Minuten, da sich zum einen die Dargebotsschwankungen der Windenergie vor allem im Minuten- bis Sekundenbereich ausbilden und zum anderen die charakteristischen Zeitkonstanten sowohl der energetischen Wandlungskette als auch der Regelung dieselbe Größenordnung besitzen. Die Primär- und Sekundärregelung konventioneller Kraftwerke, die unter Umständen Regelenergie im Elektroenergiesystem bereitstellen müssen, wirken ebenfalls in diesem Zeitbereich. - Windkraftanlagen existieren in einer großen Vielfalt. Unterschiedliche Anlagenkonzepte sowie verschiedene Anlagengrößen bestimmen ihr dynamisches Verhalten. Zur Modellierung wurden daher ein Überblick und die Systematisierung der möglichen Anlagenausführungen erstellt sowie deren Grundlagen erläutert. Als für die Simulation interessant wurden Anlagen im Leistungsbereich größer 500 kW bis 5 MW ermittelt, da diese den größten Anteil heute errichteter Anlagen darstellen. Dies sind fast ausschließlich dreiblättrige, drehzahlvariable Anlagen mit Blattwinkel-Regelung. - Um eine breite Anzahl von Anlagen zu modellieren, wurden Modelle abschnittsweise und modular anhand ihrer physikalischen Wirkungskette implementiert. Dies erlaubt die Simulation unterschiedlicher Anlagenkonzepte durch Zusammensetzung der unterschiedlichen Blöcke. - Zur Modellbildung wurden bereits in der Literatur vorhandene Modelle aufgegriffen und auf die Zielstellung angepasst. Überdies wurden aufgrund unterschiedlicher Anforderungen und Rahmenbedingungen alternative Modellansätze erarbeitet und umgesetzt. - Es wurde eine Modellbibliothek erarbeitet, die Untersuchungen mit unterschiedlichen Zielstellungen erlaubt. So konnten unterschiedliche Modellvarianten, z.B. für das aerodynamische Verhalten oder den mechanischen Triebstrang, implementiert werden. - Mittels erster Simulationen konnte die prinzipielle Funktionsfähigkeit von Teilmodellen demonstriert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Anlagenparameter, insbesondere die Auswahl der Regler und die Zeitkonstanten, einen signifikanten Einfluss auf das Modellverhalten haben und einer weiteren detaillierten Untersuchung bedürfen
Ersatz der Stationsleit- und Schutztechnik des dynamischen Netzmodells der TU Ilmenau, FG EEV mit moderner Digitaltechnik nach IEC 61850. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
In dieser Arbeit werden die Vorgehensweise und die Realisierung des Ersatzes der Stationsleit- und Schutztechnik eines ausgewählten Abgangs im dynamischen Netzmodell der Technischen Universität Ilmenau, FG Elektrische Energieversorgung vorgestellt. Die neue digitale Technik arbeitet nach IEC 61850. Es wird das Stationsleitsystem SICAM PAS der Siemens AG eingesetzt. Als erstes werden die schaltungstechnischen Gegebenheiten analysiert. Aufbauend darauf erfolgt die Auswahl des Abgangs bei dem die Stationsleit- und Schutztechnik ersetzt werden soll. Danach werden die einzusetzenden Komponenten vorgestellt. Anschließend wird das Engineering des nötigen Stationsleit/Schutzschrankes durchgeführt. Es erfolgt die Parametrierung des Switch, der IEC 61850 konformen Geräte und des Stationsleitrechners mit verschiedenen Softwarepaketen der Siemens AG. Alle Parameter sowie die Schaltschrankunterlagen sind in einer Dokumentation zusammengefasst.
Entwurf eines integrierten Verfahrens zur Unterstützung von Entscheidungen des Asset-Managements für elektrische Hoch- und Höchstspannungsnetze. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
Im Rahmen der unterschiedlichen Anforderungen an Betreiber elektrischer Energienetze (Aufrechterhaltung der Versorgungsqualität, Bestehen im internationalen Vergleich, Netzsicherheit und Instandhaltung, marktwirtschaftlich orientiertes Arbeiten) steht die Instandhaltung von Betriebsmitteln im Zentrum dieser Arbeit. Es wird ein geeignetes Bewertungsverfahren zur Ermittlung von Instandhaltungskosten unter der Berücksichtigung der Ausfallswahrscheinlichkeit von Betriebsmitteln erstellt werden. Als Grundlage wurde eine zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltungsstrategie gewählt (Reliability Centered Maintenance). - Mit Hilfe einer geeigneten Software (INTEGRAL) und eines Auswerteverfahrens wurden die Daten für die Instandhaltung von elektrischen Hochspannungsnetzen für einen ausgewählten Netzabschnitt ausgewertet. Dabei wurde festgestellt, dass es nicht möglich ist, die Daten im gewünschten Umfang auszuwerten um daraus exakte Vorhersagen für die Instandhaltungskosten zu treffen. Dies liegt zum einen an einer unzureichenden Datenlage und zum anderen an deren Unübersichtlichkeit in der Darstellung. - Um dieses Problem zu umgehen, wurde ein Bewertungssystem erstellt, das keiner Zuverlässigkeitskennwerte der Betriebsmittel bedarf und die Faktoren Wichtigkeit, Kosten und Zustand bestehender Anlagen verknüpft und bewertet. Da die Ausgaben für die Instandhaltung ein hohes Kosteneinsparpotenzial in sich trägt, muss es für Netzbetreiber zukünftig das Ziel sein, entsprechende Bewertungsverfahren zu verbessern, um die immer wieder anfallenden Kosten weiter zu minimieren. Mit dieser Arbeit soll ein Anstoß in diese Richtung gegeben werden.
Ansatz zur Anbindung privater Haushalte an den liberalisierten Strommarkt mittels einer Energieagentur. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007
Steigende Strompreise, die Zunahme an dezentralen Energieeinspeisungen und das aufkommende Umweltbewusstsein der politischen Entscheidungsträger und der Endverbraucher erfordern neue Konzepte in der Energieversorgung. In dieser Arbeit wird ein Verfahren entwickelt, in dem der kleine Endverbraucher im Haushaltsbereich Zugang zum Strommarkt erhält und somit Einfluss auf seine Strombezugskosten bekommt. Die konzipierte eAgency arbeitet auf Grundlage des Demand Side Managements (DSM), d.h. sie versucht den Verbrauch ihrer Kunden an die Stromerzeugung anzupassen. Im ersten Teil der Arbeit werden die Aufgaben analysiert, welche einen Energiedienstleister definieren. Dazu zählen das Bilanzkreis- und das Fahrplanmanagement. Ausgehend von den gesetzlichen Reglementierungen werden Übersichtsschemata für diese Prozesse erstellt. Neben der Beschreibung der Strombeschaffungsoptimierung durch das Portfolio- und Risikomanagement liegt ein Schwerpunkt auf dem Strommarkt sowie dem Handel an diesem. Betrachtet werden die Strombörse, der OTC-Markt (Over the counter) und der Regelleistungsmarkt. Etwas abgegrenzt davon steht das DSM, dessen Grundlagen ebenfalls im ersten Teil erläutert werden. Das DSM hat jedoch größere Bedeutung für den zweiten Teil, der Umsetzung der oben genannten Aufgaben in der eAgency, weil ihre Hauptaufgabe darin besteht, den Endkunden über die eBox die Möglichkeit zu geben, den Stromverbrauch zu steuern. Die Ausführungen konzentrieren sich vorwiegend auf die Anbindung der Privathaushalte an den Strommarkt über eine Domestic e-Agency. Als Erweiterung des Modells wird die Versorgung von Einzelhandelsfilialen im Lebensmittelsektor durch eine Commercial eAgency untersucht. Ziel dieses Abschnittes ist die Bestimmung der organisatorischen Struktur, der Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und die Analyse der technischen Grenzen einer solchen eAgency. Aus diesen Betrachtungen resultiert, dass dieses neue Verfahren zur Stromversorgung wirtschaftlich und technisch realisierbar ist. Die Verteilung der eAgencies und die dazugehörigen Bilanzkreise richten sich nach den bestehenden Regelzonen der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB). Vier zentrale Agenturen verwalten eine Vielzahl von regionalen Agenturen, wobei jede Agentur zwischen 4.000 und 50.000 Endkunden betreut. Ein entscheidender Aspekt dieser Arbeit ist, dass die eAgency den Hauptteil ihres Umsatzes nicht durch den Stromhandel sondern die Stromversorgung mit physikalischer Lieferung erzielt. Die jährlichen Einnahmen aus der Stromversorgung übersteigen die Einnahmen aus dem Stromhandel um ein Vielfaches.
Untersuchung der Wechselwirkung schneller Netzregler (FACTS) auf die Leistungs-Frequenzregelung elektrischer Verbundsysteme. - 129 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Moderne Netzregler, so genannte FACTS (Flexible AC Transmission Systems), können den Leistungsfluss schneller regeln als herkömmliche Technologien. Ermöglicht wird dies durch leistungselektronische Bauteile. Da sie dadurch aber im gleichen Zeitbereich wie die Leistungs-Frequenz-Regelung der Kraftwerke wirken können, kann dies zu Wechselwirkungen führen. In dieser Arbeit wird als Beispiel für solch einen schnellen Netzregler der TCPST (Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer) verwendet. Ein Netzmodell wird entworfen und die Wechselwirkung des TCPST mit der Leistungs-Frequenz-Regelung in diesem Netz untersucht. In den Stabilitätsuntersuchungen dieser Arbeit wird zum einen auf Instabilitäten aufgrund falsch gewählter Reglerparameter eingegangen, zum anderen wird der Ansatz einer Eigenwertanalyse präsentiert. Mit Hilfe einer derartigen Analyse soll die dynamische Stabilität des Systems, zum Beispiel in der Übergangsphase nach einem Lastsprung, beobachtet werden.
Analyse und Simulation des mittel- und osteuropäischen Energiemarktes. - 110 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Der osteuropäische Energiemarkt rückt durch die EU-Osterweiterung und den fortschreitenden Liberalisierungsprozess immer mehr in den Fokus von Investoren und Stromhändlern. Damit steigt das Interesse an Analysen und Marktmodellen für diesen neuen Markt. - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Energiemärkte der Tschechischen Republik, der Slowakei, Polens und Österreichs. Im Mittelpunkt der Analyse stehen dabei fundamentale Faktoren. Mit Kenntnis der Besonderheiten der Energieerzeugung lässt sich ein Fundamentalmodell - das Merit Order Modell erstellen. - Damit die Märkte in Interaktion treten können müssen auch Engpässe bei Übertragungsleitungen zwischen den Ländern und deren Management berücksichtigt werden. Das Ziel der Arbeit ist, den Einfluss der Energiemärkte Osteuropas auf den deutschen Energiemarkt zu quantifizieren.
Wirtschaftliche Bewertung von Maßnahmen zum Engpassmanagement. - 137 S Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006
Ein zunehmender Stromhandel in Europa verursacht grenzüberschreitende Lastflüsse, als deren Ergebnis Übertragungsengpässe auftreten können. Für die Bewirtschaftung dieser Netzengpässe und die damit verbundene Verteilung der Netzkapazitäten kommen heute in Europa verschiedene Verfahren zum Einsatz. In dieser Arbeit wird der Begriff des Engpassmanagements erläutert, sowie die angewendeten Methoden beschrieben und analysiert. - Darauf basierend erfolgt die Bewertung der einzelnen Engpassmanagementverfahren. Die verwendeten Bewertungskriterien entsprechen dabei den Forderungen der Europäischen Union zum Errichten eines Internal Electricity Market (IEM) in Europa. Der Fokus der Untersuchungen richtet sich vorwiegend auf die Explicit Auction und die Implicit Auction. Der theoretische Vergleich dieser beiden Methoden geschieht unter der Annahme des Modells des perfekten Marktes. Anschließend erfolgt die detaillierte Beschreibung der Explicit Auction und der Implicit Auction hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, der praktischen Durchführung, möglicher Vor- und Nachteile sowie Besonderheiten in der Anwendung. Des Weiteren wird das Verfahren des Open Market Coupling als Kombination der beiden oben genannten Verfahren hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Durchführung beschrieben. Den Abschluss der Arbeit bildet der direkte Vergleich einer Explicit Auction und einer Implicit Auction mit Hilfe real existierender Daten. Die Explicit Auction an der deutsch-tschechischen Grenze bildet dabei die Ausgangsituation für diese Untersuchungen. Aus den Ergebnissen dieser Gegenüberstellung werden Schlussfolgerungen hinsichtlich der Effienz und Wirtschaftlichkeit der heute verwendeten Engpassmanagementverfahren abgeleitet.