@phdthesis{Kuprat2022, author = {Kuprat, Mark Sebastian}, title = {The potential of renewable energy sources and integrated energy in the ENTSO-E : a techno-economic potential analysis within an energy balance assessment}, doi = {10.26127/BTUOpen-6139}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61397}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {This analysis aims at the investigation of the techno-economic RES potentials and to minimize GHG emissions in the ENTSO-E. The ENTSO-E represents one of the world's largest economic regions with a GDP of 19,835 billion US dollar (23\%) and a primary energy consumption of 29,705 TWh (18\%). ENTSO-E is coined with high degrees of fossil energy dependencies (49.9\%) from third-party countries and contributes 3,517 Mt CO2eq (9\%) to global GHG emissions. The Primary Sources onshore wind, offshore wind, utility-scale PV, and CSP techno-economic potentials are assessed via GIS-based georeferenced spatial analysis. Solar rooftop potentials are calculated based on a per capita approach. The Secondary Sources bioenergy, hydropower, geothermal, and hydrokinetic energy potentials are approximated based on meta-analysis. Primary and Secondary Sources potentials are input into the IES linear optimization model to simulate an energy system with high shares of RES and PTX. It is found that RES-based primary energy production potentials account for 13,492 TWh and energy dependency could be reduced by 6,482 TWh to 20.5\%. Compared to the base year 1990, the direct GHG emission reduction amounts to 3,246 Mt CO2eq (70.7\%). This reduction does not correspond with the EU reduction target of 80-95\%. Hence, RES-based fuel imports, such as synthetic fuels and hydrogen, from third-party countries become necessary, to substitute fossil fuels and reduce domestic emissions. Additional GHG reduction potentials are suspected in the indirect emission sectors agriculture and waste management. In reference to the Sankey methodology, the analysis entails comprehensive energy flow balances for the ENTSO-E 2016 and 2050 energy systems. The ENTSO-E member countries exhibit heterogeneous properties regarding RES potentials, GHG emissions, and energy dependencies, and, hence, must be assessed individually. Integrated energy systems with high shares of RES and PTX represent a promising means to decrease direct energy use and non-energy use emissions as well as energy dependencies significantly.}, subject = {ENTSO-E; RES; PTX; GIS; GAMS; EE-Potentiale; Sektorenkopplung; Europa; Energiebilanzen; Sankey; Europa; Energiebilanz; Erneuerbare Energien; {\"U}bertragungsnetz}, language = {en} } @phdthesis{Samborsky2017, author = {Samborsky, Michael}, title = {Conceptual aspects of future High Voltage Direct Current (HVDC) electrical power transmission networks}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43658}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {A continually growing demand for reliable energy supply makes existing power systems more heavily loaded and evokes engineers and experts to look for feasible immediate solutions in power energy transmission. One of these solutions might be a bulk power transmission network at extra high voltages based on direct current. Currently, high voltage direct current (HV DC) transmission has been only realized in point-to-point systems and back-to-back arrangements. Thus, the next logical step in this development would be an HV DC network. In principle, it might have certain advantages over a conventional high voltage AC system, as it could be less closely meshed covering larger areas and transmit higher electric power with lower losses. However, no well-grounded investigations concerning possible layout and operation of an HV DC network are publicly available. Experience from the HV DC lines does not allow to make substantial conclusions regarding the requirements for an HV DC network. Therefore, some basic questions on the operation of an HV DC network need to be answered mainly from systems simulations.}, subject = {HVDC; Power transmission; Transient process; Energy system; High voltage; HG{\"U}; Energie{\"u}bertragung; {\"U}bergangsprozess; Energiesystem; Hochspannung; Elektrisches Energiesystem; Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung}, language = {en} } @phdthesis{Bendig2022, author = {Bendig, Martin}, title = {Ein modellbasierter Beitrag zur r{\"a}umlichen und zeitlichen Analyse von Sektorenkopplungspotenzialen im transformierten Energieversorgungssystem}, doi = {10.26127/BTUOpen-5974}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59749}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {Das deutsche Energieversorgungssystem soll bis zum Jahr 2050 umfassend transformiert werden. Auch wenn es auf dem Pfad zur vollst{\"a}ndigen Dekarbonisierung der Energieversorgung noch eine Vielzahl technischer Herausforderungen gibt, ist davon auszugehen, dass an der politischen Ambition einer treibhausgasneutralen Energieversorgung bis sp{\"a}testens zum Jahr 2045 festgehalten wird. Klimaschutz ist jedoch nur eine Dimension im Spannungsfeld Energiewende. Es gilt, {\"O}kologie, Wirtschaftlichkeit, technische Realisierbarkeit und Versorgungssicherheit sowie gesellschaftliche Aspekte in Einklang zu bringen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen wissenschaftlichen Beitrag zur Untersuchung eines durch erneuerbare Energieanlagen dominierten Energieversorgungssystems im Jahr 2050 zu leisten. Die Einspeisung elektrischer Energie aus Wind- und Photovoltaikanlagen unterliegt jedoch hohen Fluktuationen. Aus diesem Grund sind im zuk{\"u}nftigen Energieversorgungssystem hohe tempor{\"a}re Energie{\"u}bersch{\"u}sse und -defizite zu erwarten. Eine m{\"o}gliche L{\"o}sung k{\"o}nnte hierf{\"u}r die Sektorenkopplung darstellen. Die vollst{\"a}ndige Kopplung dieser Sektoren w{\"u}rde es erm{\"o}glichen, hohe Energie{\"u}bersch{\"u}sse sinnvoll zu verwenden oder auftretende Energiedefizite auszugleichen. Bedingt durch die fluktuierende EE-Einspeisung sind die Potenziale zur Nutzung von {\"u}bersch{\"u}ssiger elektrischer Energie in anderen Energie- und Wirtschaftssektoren im Zeitverlauf jedoch nicht konstant. Aus diesem Grund erscheint es sinnvoll, die Diskussion {\"u}ber Sektorenkopplungspotenziale auf zeitlich und r{\"a}umlich aufgel{\"o}ste Untersuchungen zu st{\"u}tzen. Ohne die Prognose und Modellierung von zeitlich und r{\"a}umlich hoch aufgel{\"o}sten Einspeise- und Lastzeitreihen ist es nicht m{\"o}glich, zielf{\"u}hrende Aussagen {\"u}ber Sektorenkopplungspotenziale und eine bedarfsgerechte Energiebereitstellung im zuk{\"u}nftigen Energieversorgungssystem zu treffen. Zur Quantifizierung und Prognose zuk{\"u}nftiger Sektorenkopplungspotenziale wurde im Rahmen dieser Dissertation ein vielseitig einsetzbares Energiemodell entwickelt und detailliert vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine modular aufgebaute, Microsoft Excel-basierte L{\"o}sung in Verbindung mit Visual Basic for Applications. So ist es m{\"o}glich, das Modell auf jedem modernen Windowssystem ohne weitere Software zu verwenden. Das Energiemodell wurde anschließend auf eine geeignete Modellregion f{\"u}r das Jahr 2050 angewendet. Im Energiemodell werden elektrische Erzeugungs- und Lastzeitreihen in st{\"u}ndlicher Aufl{\"o}sung f{\"u}r bis zu 200 Modellknoten (r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung) ermittelt, miteinander verrechnet und auf mehreren Modellebenen aggregiert. Am Beispiel der gew{\"a}hlten Modellregion konnten so die Sektorenkopplungspotenziale im Rahmen einer Sensitivit{\"a}tsanalyse umfangreich diskutiert werden. Damit war es m{\"o}glich, die Forschungsfragen dieser Dissertation detailliert zu beantworten.}, subject = {Sektorenkopplung; Energieversorgungssystem; Energiesystemmodellierung; Sector coupling; Energy supply system; Energy system modelling; Energieversorgung; Sektorkopplung}, language = {de} } @phdthesis{Li2023, author = {Li, Yang}, title = {Implementation of a network cluster model for large-scale renewable power estimation and effective energy utilization}, doi = {10.26127/BTUOpen-6456}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64562}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {With the large-scale expansion of decentralized power generation from renewable energy resources (RES) and reduction of fossil fuel-based power generation, this leads to fundamental structural changes in the power supply system. The transition is characterized by a shift from central to decentral, from directional to bi-directional. As the share of renewable power systems in the electricity grid increases, the inherent uncertainty of renewable energies poses challenges to the grid system's stability. To achieve increased efficiency, decarbonisation, decentralization, and digitisation in energy sector, a flexible and resilient energy system is required. Electrical energy data and non-electrical energy data are generated from various sources, including the supervisory control and data acquisition system (SCADA), geographic information system (GIS), and weather information system. Based on these data, different spatial and temporal models of energy systems and their databases are created and connected. This thesis contributes to the analysis of regional power performance. To this end, an efficient simplified grid-oriented network cluster is presented to account for the regional allocation of RES power systems. The model clustering includes the grid topology, temporal and spatial resolution, and the structure of electrical and non-electrical data. This approach contributes to methodological aspects of energy system modelling and analysis. In addition, based on the proposed cluster model, this thesis presents the physical profile-based and data-driven methods to estimate the regional large-scale photovoltaic (PV) and wind power generations. In order to adapt to the spatial-temporal heterogeneity of the regional renewable power generations and to improve the local power utilization rate, this thesis conducts empirical analyses of the regional energy storage and combined PV and wind power systems using cable pooling with shared grid connection. In summary, this thesis presents a flexible modelling approach that takes into account the regional allocation of renewable power systems and enables a more accurate estimation of regional power generation. The proposed model and analytical methods can help the efficiency and resiliency of the energy system and support the transition towards renewable energies.}, subject = {Decentralized power generation; Energy system modelling and analysis; Regional power generation; Grid-oriented network cluster; Regional energy storage; Dezentrale Stromerzeugung; Erneuerbare Energien; Elektrisches Energiesystem; Elektrizit{\"a}tsversorgungsnetz; Dezentrale Energieversorgung; Dezentrale Elektrizit{\"a}tserzeugung; Energiesystemmodellierung und -analyse; Regionale Stromerzeugung; Netzorientiertes Netzcluster; Regionale Energiespeicherung}, language = {en} } @phdthesis{Shevchenko2024, author = {Shevchenko, Iaroslav}, title = {Ein Beitrag zum Online-Monitoring von Teilentladungen in Betriebsmitteln des H{\"o}chstspannungsnetzes}, doi = {10.26127/BTUOpen-6629}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66294}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2024}, abstract = {Mit der zunehmenden Nutzung von Hochspannungs-Stromkabeln, insbesondere durch das Aufkommen langer HVDC(HG{\"U})-Leitungen, entsteht die Notwendigkeit, ihren Zustand sensibel zu {\"u}berwachen, etwa durch die Verfolgung der Entstehung und Entwicklung von Teilentladungen. Diese Studie zeigt, dass bestehende L{\"o}sungen schlecht auf den Fall von HVDC-Leitungen zugeschnitten sind und dass ein neues, ausgekl{\"u}gelteres {\"U}berwachungssystem eine Vielzahl von unterschiedlichen Problemen angehen muss. Zun{\"a}chst wird ein {\"U}berblick {\"u}ber die Aufgabe und die Hauptfunktionsbl{\"o}cke des {\"U}berwachungssystems gegeben. Anschließend werden ausgew{\"a}hlte Bl{\"o}cke in den folgenden Kapiteln detailliert untersucht. Der erste dieser Bl{\"o}cke, ein Hochfrequenz-Stromtransformator, ist daf{\"u}r verantwortlich, das Signal in der Stromleitung zu erfassen und an die Elektronik weiterzuleiten. Diese Komponente erh{\"a}lt eine ausf{\"u}hrliche Behandlung: allgemeine Design{\"u}berlegungen, Berechnung der Streuinduktivit{\"a}t, Betrieb in Anwesenheit eines Leistungsstroms, Resonanzverhalten, ausgewogenes Design. Besonderes Augenmerk wird auf die Anwendung der Finite-Elemente-Analyse (FEA) in Bezug auf den Hochfrequenz-Stromtransformator (HFCT) gelegt. Die vorgestellten Techniken k{\"o}nnen jedoch auch auf andere magnetische Ger{\"a}te angewendet werden. Der letzte Abschnitt des Kapitels pr{\"a}sentiert verschiedene Entwicklungsstufen, experimentelle Aufbauten, Prototypmodelle und das endg{\"u}ltige Ger{\"a}t, das in Serienproduktion gegangen ist. Der n{\"a}chste Block befasst sich mit dem Problem der Signalextraktion aus dem Rauschen. Es wird eine Literaturanalyse durchgef{\"u}hrt, die sich auf die Rauschunterdr{\"u}ckung in Teilentladungsdaten bezieht, und die Anwendung des Signalabtrennungsansatzes basierend auf der linearen pr{\"a}diktiven Codierung wird gezeigt. Im Abschnitt {\"u}ber die Lokalisierung werden Beispiele f{\"u}r Probleme vorgestellt, die bei der Entwicklung eines Algorithmus zur Lokalisierung von Teilentladungen aufgetreten sind. In dem Kapitel, das den Labortests gewidmet ist, werden verschiedene Hilfsexperimente zusammengefasst, die w{\"a}hrend der Entwicklung des Systems durchgef{\"u}hrt wurden. Einige davon sind: TDR-basierte Leitungscharakterisierung, Sch{\"a}tzung der {\"U}berwachungsempfindlichkeit, Messung der Kabeld{\"a}mpfung und der Reflexionskoeffizienten der Zubeh{\"o}rteile. Im abschließenden Kapitel - den Feldtests - wird die Installation des Systems auf einer 110-kV-Leitung und die gemessene {\"U}bertragungsfunktion vorgestellt.}, subject = {High-frequency current transformer; Partial discharge; High voltage direct current; Underground cable; Finite element analysis; Stromwandler; Teilentladungen; Hochspannungs-Gleichstrom-{\"U}bertragung; Erdkabel; Finite-Elemente-Methode; Erdkabel; Hochspannungskabel; Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung; Stromwandler; Finite-Elemente-Methode; Teilentladung}, language = {en} } @phdthesis{Shalaginov2014, author = {Shalaginov, Ievgen}, title = {Eine praktische Anwendung von netzautarken Erzeugungsanlagen auf Basis Erneuerbarer Energien und Strom- und W{\"a}rmespeicher f{\"u}r kleine Siedlungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32468}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {In dieser Arbeit wurde demonstriert, dass der Umstieg von konventionellen Methoden der Energieerzeugung auf modernere Konzepte m{\"o}glich ist, die eine hohe Versorgungssicherheit und Zuverl{\"a}ssigkeit aufweisen, wirtschaftlich zu betreiben und dabei wesentlich umwelt- und klimafreundlicher sind. In diesem Konzept wurden verschiedene erneuerbare Technologien der Energieerzeugung einbezogen, um eine sichere und zuverl{\"a}ssige Energieeinspeisung zu gew{\"a}hrleisten, ohne dass die Notwendigkeit der Anbindung an ein {\"U}bertragungsnetz besteht. Zentraler Bestandteil des Konzepts ist es, elektrische Energie in chemisch gebundener Form (Wasserstoff) zu speichern und bei Bedarf jederzeit in elektrische und thermische Energie umzuwandeln. Dadurch kann in dieser Anlage eine effiziente Energieerzeugung erfolgen. Die Anwendung von Wasserstoff als Sekund{\"a}renergietr{\"a}ger ist vielversprechend und erlaubt ein „Energie nach dem Bedarf"-Konzept anzuwenden, um die Energie effizient und wirtschaftlich zum Verbraucher liefern. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems kann mit ca. 60\% elektrisch und 85\% thermisch angesetzt werden (wobei der Wirkungsgrad bei Anlagen mit gr{\"o}ßeren installierten elektrischen Leistungen ab 10 MW weiter ansteigt). Damit ist es eine gute Alternative zu konventionellen Arten der Energieerzeugung. Der modulare Aufbau und der geringe Platzbedarf erlauben es, die autarke EE-Anlage in der N{\"a}he der Verbraucher (Stadt, Siedlung) einzurichten. Selbstverst{\"a}ndlich sind noch umfangreiche Forschungen notwendig, um das gesamte Energieversorgungssystem mit der Transport- und Verteilungstechnologie zu erfassen.}, subject = {Regenerative Energie; Kleinstadt; Energieversorgung; Erneuerbare Energien; Netzautark; Kraftwerke; Renewable energies; Grid-independent; Power plants}, language = {de} } @phdthesis{Buckow2019, author = {Buckow, Benjamin}, title = {Entwicklung von Modellen und Methoden zur Qualifizierung f{\"u}r die Netzbetriebsf{\"u}hrung unter Einbeziehung eines neuartigen dynamischen Netzsimulators}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52267}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2019}, abstract = {Das elektrische Energieversorgungssystem in Europa, insbesondere in Deutschland, unterliegt vor allem seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahre 2000 enormen Ver{\"a}nderungen. Die {\"u}ber viele Jahre gewachsene Struktur einer zentralen Energieeinspeisung durch konventionelle Kraftwerke l{\"o}st sich zunehmend auf, getrieben durch den Ausstieg aus der Atom- sowie der Kohleenergie und es bildet sich ein dezentrales Energieversorgungsnetz, welches durch die Energieerzeugung aus erneuerbare Energien, allen voran Windenergie- und Photovoltaikanlagen, gepr{\"a}gt ist. Wesentliche Gr{\"u}nde dieser Ver{\"a}nderungen sind politische und regulatorische Rahmenbedingungen sowie der technische Fortschritt im Bereich der Erzeugung, Verbrauch und {\"U}bertragung von Energie. Durch diese Wandlung des Energieversorgungssystems werden die Netzbetriebsf{\"u}hrer zunehmend vor kritische Situationen gestellt, da die fluktuierende Einspeisung der erneuerbaren Energien nicht pr{\"a}zise vorhergesagt werden kann und somit Einspeisung und Verbrauch nicht mehr im Gleichgewicht sind. Dieses Defizit erreicht vermehrt eine Gr{\"o}ßenordnung, die durch Regelleistung nicht mehr ausgeregelt werden kann und ein Eingreifen der Netzbetriebsf{\"u}hrer in das Energie{\"u}bertragungsnetz nach sich zieht. Damit diese kritischen Situationen von den Netzbetriebsf{\"u}hrern zu jeder Zeit beherrscht werden k{\"o}nnen, ist es n{\"o}tig, das Personal f{\"u}r solche Szenarien zu qualifizieren. Dabei bedarf es Forschungsarbeit, um diese Qualifizierung an Simulator gest{\"u}tzten Schulungen mit geeigneten Netzmodellen und Szenarien sicherzustellen. Dabei muss die Interaktion und Kommunikation zwischen den Netzbetriebsf{\"u}hrern zentraler Bestandteil einer solchen Schulung sein. Insbesondere bei Netzwiederaufbau Szenarien ist die Einhaltung einer pr{\"a}zisen Kommunikation unter Ber{\"u}cksichtigung von Meldeketten und Weisungsberechtigungen. In dieser Arbeit wird solche eine Schulung unter Anwendung didaktischer Methoden ausarbeitet sowie Netzmodelle entwickelt, welche die Grundlage sind, um an einem solchen dynamischen Netzsimulationssystem Netzbetriebsschulungen durchzuf{\"u}hren. Dar{\"u}ber hinaus werden verschiedene Szenarien erstellt, um die unterschiedlichsten Aspekte der Netzbetriebsf{\"u}hrung unter Einbeziehung von Netzbetriebsf{\"u}hrern, Studierenden und Meister zu schulen.}, subject = {Netzbetrieb; Trainingssimulator; Schulung; Grid operation; Training simulator; Training; Elektrizit{\"a}tsversorgung; Management; Qualifikation; Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Blasius2016, author = {Blasius, Erik}, title = {Ein Beitrag zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen als steuerbare Lasten und mobile Speicher durch einen Aggregator}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38594}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Der stete Zuwachs des Erzeugungsleistungs- und Energieaufkommens aus erneuerbaren Energien (EE) wirkt sich immer deutlicher auf die elektrischen Energieversorgungsnetze aus. Die Folge: Hohe Leistungsgradienten der Erzeugung und kritische Auslastungsgrade der {\"U}bertragungs- und Verteilnetze. R{\"a}umlich verteilte Energiespeicher k{\"o}nnen helfen, die EE besser zu integrieren und resultierende negative Effekte zu egalisieren. Der durch die Bundesregierung proklamierte Entwicklungsplan der sog. Energiewende fordert eine deutliche Zunahme des Anteils der EE und der Elektromobilit{\"a}t. Diese auch zuk{\"u}nftig gew{\"u}nschte Entwicklung k{\"o}nnte die gegenw{\"a}rtig betriebenen Energieversorgungsnetze weiter st{\"a}rker belasten. Die vorliegende Arbeit bietet einen m{\"o}glichen L{\"o}sungsbeitrag der Elektrofahrzeuge als Speichertechnologie f{\"u}r die Bew{\"a}ltigung der Herausforderung der netzvertr{\"a}glichen Integration von EE und Elektromobilit{\"a}t. Hierzu wird ein Konzept zur Einbindung mobiler Speicher (Elektrofahrzeuge mit V2G-F{\"a}higkeit) vorgestellt. Dieses Konzept wird in einem Reallabor an der Brandenburgischen Technischen Universit{\"a}t Cottbus-Senftenberg evaluiert. Insbesondere die Informations- und Kommunikationstechnologie zwischen Elektrofahrzeug, Lades{\"a}ule und einem Aggregator wird eingehend betrachtet, denn sie bildet einen Grundpfeiler der Nutzbarmachung mobiler Speicher. Hinsichtlich der eingesetzten prozessualen Intelligenz zur Bew{\"a}ltigung n{\"o}tiger Verfahren und Methoden werden ein Lademanagementsystem f{\"u}r die Lades{\"a}ulen und ein Energiemanagementsystem f{\"u}r den Aggregator eingef{\"u}hrt. Beide lassen die externe Verwaltung der Prozesse durch einen Betreiber zu. Es folgt eine Untersuchung der empirischen Verf{\"u}gbarkeit der Elektrofahrzeugflotte w{\"a}hrend eines mehrmonatigen Betrachtungszeitraumes. Die Auswertung und Analyse dieser Verf{\"u}gbarkeit liefert konkrete Ergebnisse hinsichtlich einer Absch{\"a}tzung zuk{\"u}nftiger Nutzungspotentiale eines mobilen Speichers. Abschließend werden zu erwartende Auswirkungen der Nutzung der mobilen Speicher auf die kalendarische sowie zyklische Alterung der Traktionsbatterie diskutiert.}, subject = {Elektrofahrzeug; Aggregator; Netzintegration; Mobiler Speicher; Steuerbare Last; Electric vehicle; Aggregator; Grid integration; V2G; Flexible load; Elektrofahrzeug; Netzr{\"u}ckwirkung; Dezentrale Energiespeicherung}, language = {de} } @phdthesis{Fenske2011, author = {Fenske, Stefan}, title = {Ermittlung des Schaltverm{\"o}gens von Hochspannungs-Leistungsschaltern beim Auftreten generatornaher Kurzschlussstr{\"o}me mit ausbleibenden Nulldurchg{\"a}ngen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22148}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {Hochspannungs-Leistungsschalter verm{\"o}gen den Kurzschlussstrom nur in seinem Nulldurchgang zu unterbrechen. Es ist also der jeweilige Fall daraufhin zu untersuchen, ob es bei generatornahen Kurzschl{\"u}ssen zu Stromnulldurchg{\"a}ngen kommt, oder ob dem Schalter durch externe Maßnahmen die M{\"o}glichkeit zur Stromunterbrechung gegeben werden muss. In dieser Arbeit wurde ein Rechenverfahren entwickelt, mit dem bei geringem Aufwand festgestellt werden kann, ob ein gegebener Hochspannungs-Leistungsschalter im vorgegebenen Kreis bei anzugebenden Betriebszust{\"a}nden einen Kurzschluss mit ausbleibenden Stromnulldurchg{\"a}ngen beherrscht. Das Rechenverfahren wurde mit Hilfe des Netzberechnungsprogramms PowerFactory der Firma DIgSILENT GmbH entwickelt. Es beinhaltet ein neues dreiphasiges Leistungsschaltermodell, dass das Ein- und Ausschaltverhalten eines Leistungsschalters simuliert und alle wichtigen die ausbleibenden Stromnulldurchg{\"a}nge verursachenden Faktoren ber{\"u}cksichtigt. Zudem werden s{\"a}mtliche auftretenden Generatorbetriebszust{\"a}nde und die das Auftreten von ausbleibenden Stromnulldurchg{\"a}ngen verursachenden worst-case-Szenarien automatisch berechnet. In der Arbeit wurde untersucht, unter welchen Umst{\"a}nden im zeitlichen Verlauf des generatorseitigen Kurzschlussstromes ausbleibende Stromnulldurchg{\"a}nge auftreten und welche Parameter den gr{\"o}ßten Einfluss auf den Kurzschlussstromverlauf haben. Zudem wurde die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von ausbleibenden Stromnulldurchg{\"a}ngen in Abh{\"a}ngigkeit der genannten Parameter in realen Anwendungen abgesch{\"a}tzt. Die vorliegende Arbeit ist notwendig, da die zuk{\"u}nftige Entwicklung der Hochspannungs-Leistungsschalter dazu f{\"u}hrt, dass die einzelnen Unterbrechereinheiten f{\"u}r eine h{\"o}here Bemessungsspannung ausgelegt werden als bisher. Damit sinkt bei h{\"o}heren Nennspannungen (z.B. > 362 kV) die Zahl der Unterbrechereinheiten pro Schalterpol. Als Folge sinkt auch die Lichtbogenspannung je Schalterpol, und es verringert sich der die Gleichstromzeitkonstante verk{\"u}rzende Einfluss, so dass gegebenenfalls konstruktive Maßnahmen erforderlich werden.}, subject = {Hochspannungsnetz; Leistungsschalter; Kurzschlussstrom; Schaltverhalten; Hochspannungs-Leistungsschalter; Ausbleibende Stromnulldurchg{\"a}nge; High voltage circuit-breaker; Delayed zero crossings}, language = {de} } @phdthesis{Nanewortor2016, author = {Nanewortor, Xoese Kobla}, title = {A concept of renewable energy plant-storage capacity sizing for integration into electrical distribution network}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39437}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Energy demand of continents, countries, communities and individuals will continue to increase in the phase of increasing population and improvement in the living standards of people. The attempt to meet this ever increasing demand and at the same time protect the environment has resulted in the fast growth of power generation from renewable sources of energy especially from wind through wind power plants and solar through photovoltaic power plants. This growth has been facilitated by various support schemes such as feed-in-tariff scheme, feed-in-premium and quota scheme. Further growth is expected in the future. This is because of the existing support schemes and the expectation of the emergence of improved technologies for harvesting renewable energy. This development of power generation from renewable sources of energy although positive lead to some distinctive negative effects on the existing electrical network to which they are connected. These negative effects are known and well documented. The fluctuating nature of wind and solar radiation at any given location over a given period of observation is seen to translate into the power they feed into the power network. This fluctuating infeed requires more active management of the network by system operators so as to ensure continuous reliable power generation and delivery. Sometimes the management process lead to non-utilization of power produced by the renewables sources. Secondly, expansion and reinforcement of some existing networks are needed in other to accommodate renewable power generators. These come at a cost. Many studies and researches have been dedicated to finding solutions to these issues. This work agrees with the use of storage systems as means of solving these issues but the question that remains unanswered is what the optimal way is. There is also a further push given to the view of installing renewable energy plants together with storage systems as a unit in this work. The main task presented in this work, however, is a concept of sizing renewable energy plant and storage systems as a unit. The resulting renewable energy plant-storage unit has the objective of supporting the electrical network to which it will be connected. Firstly the support should be by reducing the fluctuating effect from renewable production. Secondly by helping improve the load hosting capacity of the electrical network. This will be by supplying the part of the load demand leading to the reduction of the overall power drawn by connected loads from the electrical power network. Historic data of renewable resource and also the load demand at the point or bus of connection are the drivers of this concept. With the earlier mentioned objectives and random or stochastic nature of data involved, particle swarm optimization method is employed in implementing the concept of sizing to arrive at an optimal solution of required sizes of the renewable energy plant-storage system. The concept of sizing is based on proposing an ideal load demand that can be supplied by a utility under normal operating condition at all time. It follows that any extra demand should be supplied by the optimally sized renewable energy plant-storage unit. In this work sizing results of three scenarios presented. A single node network with three different types of the load was used in testing the effect of optimally sized renewable energy plant-storage system on an electrical network. The outcome of this test showed that the optimally sized renewable energy storage-system improved the ability of the test electrical network to support additional load hence load hosting capacity of test network was improved. The process required modelling and simulation all of which were carried out using MATLAB Simulink software.}, subject = {Storage sizing; Load hosting capacity; Particle swam optimization; Renewable energy; Lastaufnahmekapazit{\"a}t; Partikelschwarmoptimierung; Windkraftanlage; Erneuerbare Energie; MATLAB Simulink; Elektrizit{\"a}tsversorgungsnetz; Erneuerbare Energien; Windkraftwerk; Partikel-Schwarm-Optimierung}, language = {en} }