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    <id>5900</id>
    <completedYear>2022</completedYear>
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    <completedDate>2022-05-06</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2022-03-30</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">A cellular approach to optimize the integration of renewable generation into distribution networks</title>
    <title language="deu">Ein zellularer Ansatz zur Optimierung der Integration regenerativer Erzeugungen in Verteilnetzen</title>
    <abstract language="eng">The steady growth of the renewable-based technologies in the last twenty years has changed the character of the power systems significantly. Until today, there are more than 112 GW installed photovoltaic and wind parks in Germany and around 90% of the installed renewable generators are integrated into distribution networks. As a result, distribution networks are often facing congestion problems and more investments are needed for the required network development plans.&#13;
The political decisions in Germany for increasing the share of renewables in electricity consumption up to 65% until 2030 and the nuclear phase out until 2022 and further shutdowns of the coal power plants raised serious concerns about the reliability of power supply and feasibility of the transition plan.&#13;
The present dissertation has a look over the recent developments and offers a methodology for reduction of the resulted costs from further integration of renewable generators into the distribution networks. The suggested methodology is based on a cellular approach and helps also to postpone the unnecessary costly network expansions. Furthermore, it helps to integrate the renewable generators in an optimized way which has an added value to move towards the defined sustainability goals.&#13;
The proposed methodology has two steps. The first step is made up of the cellular approach and grey wolf optimization in MATLAB environment. In this step, the optimal combination of technologies for fulfillment of the defined goals are found out. The second step consists of the quasi dynamic simulations in PowerFactory environment. In this step, the suggested results from MATLAB optimization are investigated in semi-real situations. With the quasidynamic simulations, it is checked whether the results are tolerable from the point of view of network operation and whether it is possible to facilitate the network operation with certain strategies.</abstract>
    <abstract language="deu">Das stetige Wachstum der auf erneuerbaren Energien basierenden Technologien in den letzten zwanzig Jahren hat den Charakter der Stromsysteme erheblich verändert. Bis heute sind in Deutschland mehr als 112 GW an Photovoltaik- und Windkraftanlagen installiert und rund 90% der installierten erneuerbaren Erzeugungsanlagen sind in die Verteilnetze integriert. Infolgedessen sind die Verteilnetze häufig mit Netzengpässen konfrontiert und es sind mehr Investitionen für die erforderlichen Netzausbaupläne nötig.&#13;
Die politischen Entscheidungen in Deutschland, den Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch bis 2030 auf 65 % zu erhöhen, den Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 zu vollziehen und weitere Kohlekraftwerke abzuschalten, gaben Anlass zu ernsthaften Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Stromversorgung und der Realisierbarkeit des Übergangsplans der deutschen Energiewende.&#13;
Die vorliegende Dissertation wirft einen Blick auf die jüngsten Entwicklungen der Stromnetze und bietet eine Methodik zur Reduzierung der Kosten, die durch die weitere Integration erneuerbarer Erzeugungsanlagen in die Verteilnetze entstehen. Die vorgeschlagene Methodik basiert auf einem zellularen Ansatz und verschiebt den unnötigen kostspieligen Ausbau der Stromnetze in die Zukunft. Darüber hinaus hilft sie, die erneuerbaren Erzeugungsanlagen auf eine optimierte Weise in die Stromnetze zu integrieren, was einen Mehrwert für die Erreichung der definierten Nachhaltigkeitsziele darstellt.&#13;
Die vorgeschlagene Methodik in dieser Dissertation besteht aus zwei Schritten. Der erste Schritt besteht aus dem zellulären Ansatz und der Grey Wolf Optimierung in der MATLAB-Umgebung. In diesem Schritt wird die optimale Kombination von der auf erneuerbaren Energien basierenden Technologien zur Erfüllung der definierten Ziele ermittelt. Der zweite Schritt besteht aus den quasi-dynamischen Simulationen in der PowerFactory-Umgebung. In diesem Schritt werden die vorgeschlagenen Ergebnisse aus der MATLAB-Optimierung in semi-realen Situationen untersucht. Mit der quasi-dynamischen Simulationen wird überprüft, ob die Ergebnisse aus Sicht des Netzbetriebs tolerierbar sind und ob man mit bestimmten Strategien den Netzbetrieb erleichtern kann.</abstract>
    <identifier type="doi">10.26127/BTUOpen-5900</identifier>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59009</identifier>
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    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Saman Amanpour</author>
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      <language>eng</language>
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      <value>Cellular approach</value>
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      <value>Optimization</value>
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      <value>Renewable energy</value>
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      <value>Generation</value>
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      <value>Distribution networks</value>
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      <value>Zellularer Ansatz</value>
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      <value>Optimierung</value>
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      <value>Erneuerbare Energien</value>
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      <value>Verteilungsnetz</value>
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      <value>Erneuerbare Energien</value>
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      <value>Elektrizitätserzeugung</value>
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      <value>Übertragungsnetz</value>
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      <value>Netzstabilität (Elektrische Energietechnik)</value>
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    <collection role="ddc" number="62">Ingenieurwissenschaften</collection>
    <collection role="collections" number="">Wiss. Publikationen</collection>
    <collection role="institutes" number="3202">FG Energieverteilung und Hochspannungstechnik</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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    <completedYear>2023</completedYear>
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    <completedDate>2023-08-01</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2023-06-19</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Spannungsregelung und Stabilitätsverhalten dezentraler Erzeugungsanlagen in stromrichterdominierten Verteilernetzen</title>
    <title language="eng">Voltage regulation and stability behavior of decentralized generation systems in converter-dominated distribution networks</title>
    <abstract language="deu">In der Arbeit wird die Neue Direkte Spannungsregelung von dezentralen Erzeugungsanlagen in der PowerFactory Simulationsumgebung von der DIgSILENT GmbH implementiert und das Stabilitätsverhalten dieser Anlagen in Verteilernetzen untersucht. Die Herleitung der mathematischen Modelle erfolgt im Laplace-Bereich und gibt die Möglichkeit her, neben ihrem Einsatz in Netzberechnungssoftware, die Auslegung und Optimierung der Regelung des gesamten Netzmodells zu berechnen. Die Ableitung der Regelungsmodelle der Wind-, Solar und statischen Generator-Anlagen erfolgt dabei in der Raumzeigerdarstellung im dq-Koordinatensystem. Mit Hilfe der Raumzeigerrechnung können elektrische Größen in Drehstromverbrauchern schnell berechnet und anschaulich im stationären Zustand als Gleichgrößen dargestellt werden.&#13;
Der erste Teil der Arbeit behandelt die Auswahl der Netztopologie und Netzmodelle in der Power Factory Simulationsumgebung. Die ausgewählten Benchmark-Modelle sind synthetische 110-kV-Verteilernetze, die vorgelagerte Höchst- und nachgelagerte Mittelspannungsnetzmodelle beinhalten.&#13;
Im zweiten Teil wird die Neue Direkte Spannungsregelung der dezentralen Erzeugungsanlagen implementiert. Die Regler werden unter Verwendung geeigneter Auslegungsverfahren, wie dem Betragsoptimum, hinsichtlich des dynamischen Führungsverhaltens eingestellt.&#13;
Im dritten Teil wird ein worstcase betrachtet. Hier geht es um ein simuliertes Splitting-System Szenario. Ein großer Teil des Verteilernetzes trennt sich und bildet ein Inselnetzwerk. Das dabei entstehende Leistungsungleichgewicht, ein Sprung von ungefähr 5 bis 10 GW, soll durch die Spannungsregelung ausgeglichen werden.</abstract>
    <abstract language="eng">In this paper, the New Direct Voltage Control model of a decentralized generation plant is implemented in the simulation environment PowerFactory from DIgSILENT GmbH. This model will be used to analyze the stability and behavior of these plants in electrical power distribution networks. The derivation of the mathematical models is done through the Laplace transformation and gives the possibility to design and optimize the control of the network and integrate the system into a network calculation software. The derivation of the control models for wind, solar and static generator systems is done in space vector representation in the dq-coordinate system. Using the space vector calculation, electrical quantities of three-phase circuits can be calculated quickly, and vividly displayed since the dq-transformation provides Direct Current quantities in a steady state.&#13;
The first part of the paper deals with the selection of network topology and network models in the Power Factory simulation environment. The selected Benchmark Models are synthetic 110-kV-distribution networks, including preceding high voltage and succeeding medium voltage network models.&#13;
In the second part, the newly developed New Direct Voltage Control of DER is implemented. The controllers are designed regarding dynamic control behavior using suitable design methods, such as the absolute value optimum.&#13;
In the third part, the worst-case scenario is considered. In this case, it is the simulation of a system splitting scenario, whereby a large part of the distribution network separates and becomes isolated. The resulting power imbalance, a jump of approximately 5 to 10 GW in the system, must be controlled by the voltage regulator.</abstract>
    <identifier type="doi">10.26127/BTUOpen-6444</identifier>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64445</identifier>
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    <author>Natalia Zent</author>
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      <language>deu</language>
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      <value>Spannungsregelung</value>
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      <value>Stabilitätsverhalten</value>
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      <value>Erzeugungsanlagen</value>
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      <value>PowerFactory</value>
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      <value>Laplace-Bereich</value>
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      <value>Voltage control</value>
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      <value>Elektrizitätserzeugung</value>
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      <value>Verteilungsnetz</value>
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      <value>Spannungsregelung</value>
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      <value>Laplace-Transformation</value>
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    <collection role="ddc" number="510">Mathematik</collection>
    <collection role="collections" number="">Wiss. Publikationen</collection>
    <collection role="institutes" number="3205">FG Leistungselektronik und Antriebssysteme</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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    <completedYear>2016</completedYear>
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    <completedDate>2016-04-21</completedDate>
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    <thesisDateAccepted>2016-04-06</thesisDateAccepted>
    <title language="deu">Ein Beitrag zur Konzeptionierung eines Leitsystems für ein steuerbares Microgrid</title>
    <title language="eng">A contribution to the conceptual design of a control system for a controllable microgrid</title>
    <abstract language="deu">Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid.&#13;
Der Begriff Leitsystem beschreibt die Gesamtheit aller Komponenten und Einrichtungen für eine zentrale Steuerungs- und Überwachungszentrale, in der eine Datensammlung aus hierarchisch niederen Ebenen erfolgt. Das Ziel: Prozesse und Abläufe sollen erfasst und für den Anwender sichtbar gemacht werden. Als Microgrid wird in diesem Kontext ein inselnetzfähiges, lokal begrenztes Smart Grid bezeichnet.&#13;
Grundlage für die Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid bildet die klassische Verteilung der Ebenen zur Anpassung standardisierter und anwendungserprobter Strukturen. Diese werden im Rahmen alternativer Ansätze abgestimmt. So wird das „Smart Grid Architecture Modell“ (SGAM) auf die Ebenen des Microgrids angewendet. Hier wird innerhalb der Ebenen nach spezifischen Aufgaben und den damit verbundenen Eigenschaften unterschieden. Das hat eine Komplexitätsreduzierung der fünf Ebenen zur Folge. Vor dem Hintergrund spezifischer Normungsaktivitäten kann so die Erarbeitung bzgl. Interoperabilitätsbedingungen innerhalb der Bereiche problemloser und übersichtlicher gehandhabt werden.&#13;
In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Leitsystemansätze für ein Microgrid vorgestellt. Diese können dezentrale Anlagenteile in ihren separaten Steuer- und Regelprozessen anleiten oder zum Teil beeinflussen. Ein Energiemanagementsystem mit Microgrid-relevanten Applikationen und Fahrplantools wird als Hilfsmittel zur bedarfsgerechten Führung eines intelligenten Kleinstnetzes ebenfalls abgebildet. Abschließend erfolgt die Implementierung eines Leitsystems in ein universitäres Microgrid.</abstract>
    <abstract language="eng">This thesis deals with the development of a control system for a microgrid.&#13;
The term control system herewith is used to describe all components and devices of a centralized control and monitoring center in which a collection of data from hierarchically lower levels takes place. Its aim is to track processes and procedures and to make them visible for the user. In this context, a microgrid describes a separate (stand-alone) and locally limited Smart Grid.&#13;
Developing a control system for a microgrid is based on the conventional allocation of the levels to adapt standardized and field-proven structures. As part of alternative approaches the latter are adjusted accordingly. Thus the “Smart Grid Architecture Model” (SGAM) is applied to the levels of a microgrid. Within these levels a distinction is made concerning specific tasks and their according characteristics. This leads to a reduction of complexity within the five levels. Against the backdrop of specific standardization activities, the development according to interoperability requirements within these levels can be handled clearly and without problems.&#13;
In this thesis different control system approaches for a microgrid are presented which can guide or partially influence decentralized plant components within their separate control and regulating processes. Furthermore, an energy management system with microgrid-relevant applications and timetable tools is also presented as a supportive mean for a needs-orientated management of an intelligent microgrid. A control system such as this has been implemented into a microgrid on campus.</abstract>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-37687</identifier>
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    <author>Erik Federau</author>
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      <value>Control system</value>
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      <value>Algorithmus</value>
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    <collection role="ddc" number="6">Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften</collection>
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    <collection role="institutes" number="3202">FG Energieverteilung und Hochspannungstechnik</collection>
    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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