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Entwicklung von Modellen und Methoden zur Qualifizierung für die Netzbetriebsführung unter Einbeziehung eines neuartigen dynamischen Netzsimulators

Development of models and methods for qualification of Dispatchers using a new dynamic power system simulator

  • Das elektrische Energieversorgungssystem in Europa, insbesondere in Deutschland, unterliegt vor allem seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahre 2000 enormen Veränderungen. Die über viele Jahre gewachsene Struktur einer zentralen Energieeinspeisung durch konventionelle Kraftwerke löst 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, geprägt ist. Wesentliche Gründe dieser Veränderungen sind politische und regulatorische Rahmenbedingungen sowie der technische Fortschritt im Bereich der Erzeugung, Verbrauch und Übertragung von Energie. Durch diese Wandlung des Energieversorgungssystems werden die Netzbetriebsführer zunehmend vor kritische Situationen gestellt, da die fluktuierende Einspeisung der erneuerbaren Energien nicht präzise vorhergesagt werden kann und somit Einspeisung und Verbrauch nicht mehr imDas elektrische Energieversorgungssystem in Europa, insbesondere in Deutschland, unterliegt vor allem seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahre 2000 enormen Veränderungen. Die über viele Jahre gewachsene Struktur einer zentralen Energieeinspeisung durch konventionelle Kraftwerke löst 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, geprägt ist. Wesentliche Gründe dieser Veränderungen sind politische und regulatorische Rahmenbedingungen sowie der technische Fortschritt im Bereich der Erzeugung, Verbrauch und Übertragung von Energie. Durch diese Wandlung des Energieversorgungssystems werden die Netzbetriebsführer zunehmend vor kritische Situationen gestellt, da die fluktuierende Einspeisung der erneuerbaren Energien nicht präzise vorhergesagt werden kann und somit Einspeisung und Verbrauch nicht mehr im Gleichgewicht sind. Dieses Defizit erreicht vermehrt eine Größenordnung, die durch Regelleistung nicht mehr ausgeregelt werden kann und ein Eingreifen der Netzbetriebsführer in das Energieübertragungsnetz nach sich zieht. Damit diese kritischen Situationen von den Netzbetriebsführern zu jeder Zeit beherrscht werden können, ist es nötig, das Personal für solche Szenarien zu qualifizieren. Dabei bedarf es Forschungsarbeit, um diese Qualifizierung an Simulator gestützten Schulungen mit geeigneten Netzmodellen und Szenarien sicherzustellen. Dabei muss die Interaktion und Kommunikation zwischen den Netzbetriebsführern zentraler Bestandteil einer solchen Schulung sein. Insbesondere bei Netzwiederaufbau Szenarien ist die Einhaltung einer präzisen Kommunikation unter Berücksichtigung 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 durchzuführen. Darüber hinaus werden verschiedene Szenarien erstellt, um die unterschiedlichsten Aspekte der Netzbetriebsführung unter Einbeziehung von Netzbetriebsführern, Studierenden und Meister zu schulen.show moreshow less
  • The electrical energy supply system in Europe, especially in Germany, is subjected to enormous changes, especially after enactment of the Renewable Energy Sources Act in 2000. The structure of a central energy supply system through conventional power plants, which has grown over many years, is fading away, driven by the phase-out of nuclear and coal power plants. Furthermore, a decentralized energy supply structure is getting formed, which is characterized by generation from renewable energies, especially from wind and photovoltaic technologies. The main reasons for these changes are the political and regulatory framework as well as technical progress in the area of generation, consumption and transmission of energy. This change in the energy supply system means that dispatchers are faced with increasing critical situations, since the fluctuating feed-in of renewable energies cannot be predicted precisely and thus feed-in and consumption are no longer in balance. This deficit is increasingly reaching an order of magnitude that can noThe electrical energy supply system in Europe, especially in Germany, is subjected to enormous changes, especially after enactment of the Renewable Energy Sources Act in 2000. The structure of a central energy supply system through conventional power plants, which has grown over many years, is fading away, driven by the phase-out of nuclear and coal power plants. Furthermore, a decentralized energy supply structure is getting formed, which is characterized by generation from renewable energies, especially from wind and photovoltaic technologies. The main reasons for these changes are the political and regulatory framework as well as technical progress in the area of generation, consumption and transmission of energy. This change in the energy supply system means that dispatchers are faced with increasing critical situations, since the fluctuating feed-in of renewable energies cannot be predicted precisely and thus feed-in and consumption are no longer in balance. This deficit is increasingly reaching an order of magnitude that can no longer be compensated by balancing power and requires dispatchers’ interventions in electrical transmission grid. In order to overcome these critical situations at all times, it is necessary to qualify the dispatching staff for such scenarios. Research and development is also required to endorse the qualification of dispatching staffs on simulator-based training courses with suitable grid models and scenarios. The interaction and communication between the dispatchers must be a central component of such training programs. Particularly in grid restoration scenarios, compliance with precise communication, taking account of message chains and authorization to issue instructions play crucial roles. In this dissertation, such a training program is developed using didactic methods. Moreover, different network models are developed as building components of grid operation training on a dynamic power system simulator. In addition, various scenarios are created in order to train the most diverse aspects of grid operation management which contains training programs for dispatchers, students and certified electrical staffs.show moreshow less

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Metadaten
Author: Benjamin Buckow
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52267
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Harald Schwarz, Dr. inz. hab. Przemyslaw Janik
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Date of final exam:2020/07/15
Release Date:2020/08/13
Tag:Netzbetrieb; Schulung; Trainingssimulator
Grid operation; Training; Training simulator
GND Keyword:Elektrizitätsversorgung; Management; Qualifikation; Simulation
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Energieverteilung und Hochspannungstechnik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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