TY - THES A1 - Blasius, Erik T1 - Ein Beitrag zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen als steuerbare Lasten und mobile Speicher durch einen Aggregator T1 - A contribution to the grid integration of electric vehicles as flexible loads and mobile storages through an aggregator N2 - 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 Übertragungs- und Verteilnetze. Räumlich verteilte Energiespeicher können 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 Elektromobilität. Diese auch zukünftig gewünschte Entwicklung könnte die gegenwärtig betriebenen Energieversorgungsnetze weiter stärker belasten. Die vorliegende Arbeit bietet einen möglichen Lösungsbeitrag der Elektrofahrzeuge als Speichertechnologie für die Bewältigung der Herausforderung der netzverträglichen Integration von EE und Elektromobilität. Hierzu wird ein Konzept zur Einbindung mobiler Speicher (Elektrofahrzeuge mit V2G-Fähigkeit) vorgestellt. Dieses Konzept wird in einem Reallabor an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg evaluiert. Insbesondere die Informations- und Kommunikationstechnologie zwischen Elektrofahrzeug, Ladesäule und einem Aggregator wird eingehend betrachtet, denn sie bildet einen Grundpfeiler der Nutzbarmachung mobiler Speicher. Hinsichtlich der eingesetzten prozessualen Intelligenz zur Bewältigung nötiger Verfahren und Methoden werden ein Lademanagementsystem für die Ladesäulen und ein Energiemanagementsystem für den Aggregator eingeführt. Beide lassen die externe Verwaltung der Prozesse durch einen Betreiber zu. Es folgt eine Untersuchung der empirischen Verfügbarkeit der Elektrofahrzeugflotte während eines mehrmonatigen Betrachtungszeitraumes. Die Auswertung und Analyse dieser Verfügbarkeit liefert konkrete Ergebnisse hinsichtlich einer Abschätzung zukünftiger Nutzungspotentiale eines mobilen Speichers. Abschließend werden zu erwartende Auswirkungen der Nutzung der mobilen Speicher auf die kalendarische sowie zyklische Alterung der Traktionsbatterie diskutiert. N2 - The constant growth of power generation and power supply capacities from renewable energies (EE) leads to more and more distinctive effects on the power system. The consequences are a high range of the level of efficiency concerning the generation and the critical degrees of utilization of the distribution and transmission network. Spatially distributed energy storage can be useful to integrate the EE even better and to equalize the resulting negative effects of the EE-facilities. The federal government proclaims and postulates in the so-called Energiewende a significant increase in EE and in electric mobility. Thus may strain the currently used electric energy networks even further. This paper offers a possible approach to solve the dilemma by using electrically powered vehicles as a storage technology in order to accomplish the challenge of a network-compatible integration of EE and electric mobility. Therefore, a concept will be presented to integrate mobile storage devices (electric vehicles with V2G-capability). This concept will be evaluated in a field laboratory at the BTU-Cottbus-Senftenberg. Especially the information and communication technology (ICT) between electric vehicle, charging station and aggregator will be thoroughly observed. The ICT generates the keystone in the utilization of mobile storages. Regarding the applied processual intelligence to accomplish necessary methods and techniques, a charging management system for charging stations and an energy management system for the aggregator will be introduced. Both of them allow the external administration of the processes through an operator. Continuing with an empirical analysis concerning the availability of the electric vehicle fleet during a period of several months. This survey provides precise results concerning the estimation of future utilization potentials of mobile storage devices. As a last point, there will be an examination of the anticipated effects relating to the usage of mobile storage considering the calendric and cyclic ageing. KW - Elektrofahrzeug KW - Aggregator KW - Netzintegration KW - Mobiler Speicher KW - Steuerbare Last KW - Electric vehicle KW - Aggregator KW - Grid integration KW - V2G KW - Flexible load KW - Elektrofahrzeug KW - Netzrückwirkung KW - Dezentrale Energiespeicherung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38594 ER - TY - THES A1 - Nanewortor, Xoese Kobla T1 - A concept of renewable energy plant-storage capacity sizing for integration into electrical distribution network T1 - Ein Konzept zur Größenoptimierung der Speicherkapazität von erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen zur Integration in das elektrische Verteilnetz N2 - 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. N2 - Der Energiebedarf von Kontinenten, Ländern, Gemeinden und Einzelpersonen wird sich mit wachsender Bevölkerungszahl und steigendem Lebensstandard auch weiterhin erhöhen. Das Vorhaben, dieser ständig zunehmenden Nachfrage gerecht zu werden und zugleich die Umwelt zu schützen, hat zum schnellen Wachstum der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen geführt. Die Nutzung von Windenergie mit Hilfe von Windkraftanlagen und von Solarenergie durch Photovoltaikanlagen ist dabei von besonderer Bedeutung. Dieses Wachstum wurde unterstützt durch verschiedene Förderregelungen wie dem Feed-in tariffs scheme, dem Feed-in Premium und der Quotenregelungen. Für die Zukunft wird eine weitere Steigerung für diesen Bereich prognostiziert. Die bestehenden Förderregelungen und die zu erwartenden Verbesserungen in den Technologien zur Gewinnung erneuerbarer Energie legen dies nahe. Diese generell positive Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen führt jedoch auch zu einigen markanten negativen Auswirkungen auf das bestehende elektrische Netz. Diese negativen Effekte sind bekannt und gut dokumentiert. Durch die über einen bestimmten Beobachtungszeitraum durchgeführte Aufzeichnung der fluktuierenden Charakteristik von Windgeschwindigkeiten und Sonneneinstrahlung kann für einen beliebigen Ort die entsprechende in das Stromnetz eingespeiste Energiemenge bestimmt werden. Diese zeitlich variierende Einspeisung erfordert in höherem Maße eine aktive Überwachung bzw. Steuerung des Netzes durch die Netzbetreiber um die kontinuierliche zuverlässige Stromerzeugung und -lieferung zu gewährleisten. Der Steuerungsprozess führt in einigen Fällen zur Nichtnutzung des durch erneuerbare Energien erzeugten Stroms. Des Weiteren wird die Erweiterung und Verstärkung einiger bestehender Netze benötigt um weitere erneuerbare Energieerzeuger einzubinden. Dieser Ausbau verursacht Kosten. Viele Forschungsstudien arbeiten an den Lösungen für diese Herausforderungen. Das Ergebnis dieser Arbeit bestätigt die Verwendung von Speichersystemen als ein Mittel zur Lösung der aufgeführten Probleme, beantwortet jedoch nicht die Frage nach dem optimalen Weg. Die Installation von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie und deren Kopplung mit Speichersystemen wird in der Arbeit aufgegriffen. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf einem Konzept zur Dimensionierung der Einheit aus erneuerbaren Energieanlagen und Speichersystemen. Die sich daraus ergebende erneuerbare Energieanlage-Speicher-Einheit hat das Ziel, das mit ihr verbundene Stromnetz zu unterstützen. Dies wird erstens durch die Reduzierung des fluktuierenden Effektes der erneuerbaren Energie-Produktion und zweitens durch die Verbesserung der Netzkapazität erreicht. Dieses geschieht indem ein Teil der benötigten Energiemenge durch angeschlossene Speicher bereitgestellt wird, wodurch der Leistungsbezug aus dem Stromnetz reduziert wird. Historische Daten der erneuerbaren Energiequellen und auch der Energienachfrage an Verbindungspunkten oder –leitungen sind grundlegend für dieses Konzept Mittels den zuvor genannten Angaben und dem Einsatz zufälliger oder stochastischer Daten, sowie der Anwendung der „particle swarm“-Optimierung, welches ein stochastisches Verfahren ist, kann ein Konzept zur Berechnung der optimalen Lösung der erforderlichen Größen des REP-S-System erlangt werden. Das Konzept der Optimierung basiert auf der Annahme eines idealisierten Energiebedarfs unter normalen Betriebsbedingungen. Diese Daten können vom Energieversorger bereitgestellt werden. Weiterer Energiebedarf soll durch die optimale Größe der REP-S-Einheit geliefert werden. In dieser Arbeit werden Sizing-Optimierungs-Ergebnisse von drei Szenarien dargestellt. Ein einzelnes Knotennetz mit drei verschiedenen Arten des Energiebedarfes wurde genutzt um die Wirkung der optimierten Größe des REP-S-System auf ein elektrisches Netz zu prüfen. Das Ergebnis dieses Tests zeigte, dass die optimale Größe des REP-S-Systems die Fähigkeit des Testnetzes zusätzlichen Bedarf zu auszugleichen steigert und somit die Kapazität des Testnetzes verbessert wurde. Unter Verwendung von MATLAB Simulink-Software wurden die für den Prozess notwendigen Simulationen und Modellierungen durchgeführt. KW - Storage sizing KW - Load hosting capacity KW - Particle swam optimization KW - Renewable energy KW - Lastaufnahmekapazität KW - Partikelschwarmoptimierung KW - Windkraftanlage KW - Erneuerbare Energie KW - MATLAB Simulink KW - Elektrizitätsversorgungsnetz KW - Erneuerbare Energien KW - Windkraftwerk KW - Partikel-Schwarm-Optimierung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39437 ER - TY - THES A1 - Federau, Erik T1 - Ein Beitrag zur Konzeptionierung eines Leitsystems für ein steuerbares Microgrid T1 - A contribution to the conceptual design of a control system for a controllable microgrid N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid. 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. 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. 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. N2 - This thesis deals with the development of a control system for a microgrid. 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. 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. 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. KW - Micro Grid KW - Smart Grid KW - Leitsystem KW - Kleinstnetz KW - Control system KW - Microgrid architecture model KW - Elektrizitätserzeugung KW - Algorithmus Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-37687 ER - TY - THES A1 - Taheruzzaman, Muhammad T1 - Design, modelling, and planning of renewable energy integrated microgrid for rural electrification in Bangladesh N2 - The Electric power crisis is one of the major problems in Bangladesh, the gap between demand and generation is increasing day by day. Moreover, most of the power plants are gas based which will be phased out in future. An alternate electric supply is an essential part for electrifying the developing countries, in this context an innovative approach of rural electrification including DC microgrid, mini-grid and nanogrid would be technically and economically feasible. The thesis draws also attention on the development of technology which enables community owned power system to emerge in the rural areas based on distributed SHS and demand of that community. Firstly, the electric status and renewable potential in Bangladesh are studied and considered those data into the software based simulation to analysis the technical feasibility to implement DC microgrid by Homer pro tools. The distributed RES (Renewable Energy sources) considered solar PV and biomass. The booming of a large number of individual SHS (Solar Home System) in Bangladesh, bottom-up energy sharing concept would have studied to configure the optimal design of microgrid system and different configuration including grid connected and DC and AC system studied. Secondly, The PV module is highly dependent on cell temperature and solar irradiance, the ambient temperature, and solar irradiance mathematical equation have been considered to model and simulate in MATLAB/SIMULINK based environment. Similarly charge controller, battery operation, and performance analysis with respect to the PV model. In the distributed energy sources are mainly SHS including large size and regular also model and simulate in MATLAB/SIMULINK software. For instance, the thesis mainly focuses on an optimal design, planning, sizing of DC hybrid microgrid, the SHS, and biomass-based power system with the goal of maximizing the efficiency and reliability. Homer Pro tool used in the work for design an optimal configuration and sizing for technical feasibility. Finally, a model of DC microgrid compresses with micro sources like SHS systems, µ-CHP, the household loads model in MATLAB/SIMULINK. Decentralized SHS control strategies (droop control) and operation also design and model in MATLAB/SIMULINK environment, where DC – DC converter needs to couple SHS and DC microgrid. KW - Biomass KW - Microgrid KW - Solar home system KW - Rural electrification KW - SIMULINK KW - Biomasse KW - Energiemanagement KW - Fotovoltaikanlage KW - Elektrifizierung KW - Ländlicher Raum Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39884 ER -