Betriebskonzepte für Batteriespeichersysteme in hochausgelasteten Übertragungsnetzen

Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind simulative Untersuchungen im Zeitbereich zum Einfluss verschiedener Betriebskonzepte für (Groß-)Batteriespeicher auf die Systemstabilität des deutschen Übertragungsnetzes. Die (Groß-)Batteriespeicher werden hierbei als sogenannte „Netzbooster“ als Punkt-zu-Punkt-System sowie als systemische Netzbooster berücksichtigt.
Die Arbeit liefert einen Überblick über das Prinzip des bisher angewandten präventiven Netzengpassmanagements, die zugehörigen Prozesse in der Netzbetriebsplanung und im Echtzeitsystembetrieb, sowie die Funktionsweise des kurativen Netzengpassmanagements inklusive des Netzbooster-Konzepts. Zusätzlich werden die in der Literatur bekannten Auswirkungen der Höherauslastung auf die Systemstabilität dargestellt und die Möglichkeit einer betrieblichen Stabilitätsbewertung im Rahmen eines Dynamic Stability Assessment-Prozesses aufgezeigt. Die betrachteten Betriebskonzepte umfassen den Einsatz als netzentlastende Maßnahme in Sinne eines kurativen Netzengpassmanagements, den Einsatz als netzstabilisierende Maßnahme durch die Bereitstellung verschiedener Systemdienstleistungen sowie den gleichzeitigen Einsatz als netzstabilisierende und netzentlastende Maßnahme in Form von kombinierten Betriebskonzepten. Mittels Zeitbereichssimulationen im Mitsystem werden auf der Grundlage eines dynamischen Übertragungsnetzmodells für Kontinentaleuropa verschiedene Betriebskonzepte für (Groß-)Batteriespeicher untersucht. Die dafür verwendeten dynamischen Betriebsmittel- und Regelungsmodelle für die verschiedenen Netzkomponenten sowie die dazu notwendigen Modellierungsschritte werden erläutert. Die netzseitige Regelung der (Groß-)Batteriespeichersysteme wird dabei sowohl als netzfolgende Regelung sowie als netzbildende Regelung abgebildet.
Die Ergebnisse verdeutlichen insbesondere den Mehrwert von Multi-Use-Konzepten für (Groß-)Batteriespeichersysteme in Form einer kombinierten Betriebsweise. Die verschiedenen Betriebskonzepte der Netzbooster-Anlagen (kurativ entlastend und/oder stabilisierend) werden mittels Stabilitätsindikatoren im Rahmen eines beispielhaften Dynamic Stability Assessment-Prozesses bewertet. Auf dieser Grundlage werden Handlungsempfehlungen zum optimalen Betriebskonzept einer Netzbooster-Anlage passend zu einer vorliegenden Netzsituation abgeleitet.