TY - THES

T1 - Modellierung eines hybriden Netzes zur Ermittlung potentieller Speicherdienstleistungen

AU - Greiml, Matthias

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Seit dem Ende der 1990er Jahre befindet sich die europäische Energiebranche im kontinuierlichen Umbruch. Eine Reihe von politischen als auch gesellschaftlichen Entscheidungen, wie beispielsweise Klimaabkommen zur Reduktion von CO2-Emissionen und Ausbau erneuerbarer Energien, deren Dargebot im Hinblick auf Ort und Intensität sehr volatil ist, stellen Stromnetze vor neue Herausforderungen. Um die steigende Einspeisung Erneuerbarer Energien bewältigen zu können, existieren eine Reihe von Maßnahmen. Ein Beispiel dazu ist der Ausbau von Energiespeichern, aber auch Hybride Netze, die über eine Verknüpfung der Energieträger Strom, Wärme und Gas die individuellen Vorteile der jeweiligen Energieträger nutzen. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es ein Modell zur Simulation von hybriden Netzen, mit Fokus auf den Energieträger Strom, zu entwickeln. Aus den Ergebnissen der Modellberechnung, für ein definiertes Szenario sollen zusätzliche Einsatzmöglichkeiten für Energiespeicher abgeleitet werden. Die Basis der Masterarbeit bildet eine Literaturrecherche zum Thema potentieller Speicherdienstleistungen, aus der eine eigene Definition potentieller Speicherdienstleistungen abgeleitet wird. Zusätzlich werden der einzige derzeit zugängliche, Speicherdienstleistungsmarkt für Regelenergie analysiert, sowie theoretische Grundlagen für die Modellierungsaufgabe erarbeitet. Die Programmierung des Modells erfolgt in MATLAB®. Die Strukturierung und Vernetzung der Zellen basiert auf dem zellularen Ansatz. Für jede Zelle der unteren Zellebene können Residuallasten und Speicher für die Energieträger Strom, Wärme und Gas und ein Hybridknoten definiert werden. Mit dem Modell wird ein definiertes Szenario, basierend auf Daten der Stadt Leoben, berechnet. Aus der Berechnung ergibt sich ein zeitlich aufgelöster Verlauf der Speichernutzung über ein Jahr. Darauf aufbauend wird untersucht ob die leeren Speicherkapazitäten für die Bereitstellung der Speicherdienstleistungen Regelenergie, Infrastrukturentlastung oder Arbitrage eingesetzt werden können. Die im Szenario betrachteten Speicher können grundsätzlich für alle drei genannten Speicherdienstleistungen eingesetzt werden. Einschränkungen ergeben sich z.B. durch die im Szenario angenommen Speicherkapazitäten und nicht vorhandenen Geschäftsmodelle für Speicherdienstleistungen sowie der zugehörigen Informations- und Kommunikationstechnologie in Österreich und Deutschland.

AB - Seit dem Ende der 1990er Jahre befindet sich die europäische Energiebranche im kontinuierlichen Umbruch. Eine Reihe von politischen als auch gesellschaftlichen Entscheidungen, wie beispielsweise Klimaabkommen zur Reduktion von CO2-Emissionen und Ausbau erneuerbarer Energien, deren Dargebot im Hinblick auf Ort und Intensität sehr volatil ist, stellen Stromnetze vor neue Herausforderungen. Um die steigende Einspeisung Erneuerbarer Energien bewältigen zu können, existieren eine Reihe von Maßnahmen. Ein Beispiel dazu ist der Ausbau von Energiespeichern, aber auch Hybride Netze, die über eine Verknüpfung der Energieträger Strom, Wärme und Gas die individuellen Vorteile der jeweiligen Energieträger nutzen. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es ein Modell zur Simulation von hybriden Netzen, mit Fokus auf den Energieträger Strom, zu entwickeln. Aus den Ergebnissen der Modellberechnung, für ein definiertes Szenario sollen zusätzliche Einsatzmöglichkeiten für Energiespeicher abgeleitet werden. Die Basis der Masterarbeit bildet eine Literaturrecherche zum Thema potentieller Speicherdienstleistungen, aus der eine eigene Definition potentieller Speicherdienstleistungen abgeleitet wird. Zusätzlich werden der einzige derzeit zugängliche, Speicherdienstleistungsmarkt für Regelenergie analysiert, sowie theoretische Grundlagen für die Modellierungsaufgabe erarbeitet. Die Programmierung des Modells erfolgt in MATLAB®. Die Strukturierung und Vernetzung der Zellen basiert auf dem zellularen Ansatz. Für jede Zelle der unteren Zellebene können Residuallasten und Speicher für die Energieträger Strom, Wärme und Gas und ein Hybridknoten definiert werden. Mit dem Modell wird ein definiertes Szenario, basierend auf Daten der Stadt Leoben, berechnet. Aus der Berechnung ergibt sich ein zeitlich aufgelöster Verlauf der Speichernutzung über ein Jahr. Darauf aufbauend wird untersucht ob die leeren Speicherkapazitäten für die Bereitstellung der Speicherdienstleistungen Regelenergie, Infrastrukturentlastung oder Arbitrage eingesetzt werden können. Die im Szenario betrachteten Speicher können grundsätzlich für alle drei genannten Speicherdienstleistungen eingesetzt werden. Einschränkungen ergeben sich z.B. durch die im Szenario angenommen Speicherkapazitäten und nicht vorhandenen Geschäftsmodelle für Speicherdienstleistungen sowie der zugehörigen Informations- und Kommunikationstechnologie in Österreich und Deutschland.

KW - hybrid grid

KW - cellular approach

KW - DC-load flow

KW - storage service

KW - operating reserve

KW - Hybrides Netz

KW - zellularer Ansatz

KW - DC-Lastflussrechnung

KW - Speicherdienstleistungen

KW - Regelenergie

M3 - Masterarbeit

ER -