Bereitstellung von schneller Regelleistung und Momentanreserve durch Batteriespeicher

Abstract

In dieser Masterarbeit wird untersucht, ob, in Anbetracht an die sich ändernde Versorgungsstruktur, die Einführung eines neuen Regelleistungsproduktes zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit erforderlich ist. Insbesondere werden die Parameter für so eine neue Regelleistung in Kontinentaleuropa ermittelt und es wird untersucht, wie diese Leistung erbracht werden kann. Zunächst werden die grundsätzlichen Zusammenhänge für den Betrieb elektrischer Drehstromsysteme erklärt und die Netzcharakteristika bzw. derzeitigen Regelungsverfahren betrachtet. Danach wird beschrieben, wie sich eine neue Regelleistung in diese existierende Struktur einfügen könnte. Um die Notwendigkeit einer neuen Regelleistung zu untersuchen wird das elektrische System in einem Modell nachgebildet. Hierfür wird die Modellierungs- und Simulationssprache MATLAB/ SIMULINK© verwendet. Für die Bestimmung der Parameter dieser Regelleistung werden drei verschiedene Modelle aufgestellt. Mit Hilfe der Modelle werden die einzelnen Parameter der neuen Regelung in Abhängigkeit der verschiedenen Systemparameter, wie der Gesamtsystemgröße, dem Selbstregeleffekt der Lasten und insbesondre der Netzanlaufzeitkonstante, ermittelt. Anschließend wird untersucht, welche Aspekte für eine Umsetzung berücksichtigt werden müssen und welche Technologien sich zur Erbringung dieser Regelleistung eignen können. Danach werden die verschiedenen Modellansätze verglichen und die in naher Zukunft relevanten Ergebnisse aus den vorangegangenen Untersuchungen hervorgehoben. Abschließend werden die ermittelten Werte für eine mögliche Umsetzung in Kontinentaleuropa mit den Werten existierender Implementierungen im Vereinigten Königreich und Guadalupe verglichen.

This master thesis investigates whether the establishment of a new regulatory service in view of a changing grid infrastructure is necessary to ensure future security of supply. In this regard, it is of particular interest to determine the actual parameters for an implementation in continental Europe and to investigate in which way such a regulatory service could be provided. First the fundamentals for a stable operation of the electric grid and the corresponding contribution of existing regulatory services are explained. Afterwards it is described how this new regulatory service could fit into the existing regulatory structure. To analyze the behavior of the electric system and determine the different parameters a modelling approach is used. The different models are created with the modelling language MATLAB/SIMULINK©. In order to determine the parameters and analyze the different concepts for the new regulatory service, three different models are set up. With these models, the actual parameters of the new regulatory service in dependence of the system parameters, such as the system size or the time constant of the electric system, can be determined. Subsequently it is investigated which technologies could provide such a regulatory service considering the different aspects for an actual implementation. Afterwards the different concepts are compared and the relevant results for the near future are presented. Finally, the determined values for a realization in continental Europe are compared with the values of existing realizations in other regions, such as the United Kingdom and Guadalupe.