ISBN 978-3-8439-5777-9

978-3-8439-5777-9, Reihe Energietechnik

Cornelius Biedermann
Senkung einer dynamischen Unsymmetrie in Niederspannungsnetzen durch Batterieenergiespeichersysteme – wirtschaftliche, normative und technische Betrachtung und Laborumsetzung

218 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2025), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Dissertation entwickelt, analysiert und implementiert eine Regelung mit Batterieenergiespeichersystemen (BESS) zur Reduzierung dynamischer Unsymmetrie. Die auftretende Unsymmetrie in Niederspannungsnetzen darf den normativ definierten Grenzwert nicht überschreiten. Neben einer dauerhaften Unsymmetrie führt das Komponentenverhalten zu einer dynamischen Unsymmetrie. Es werden die grundlegenden Kenntnisse zur Spannungsunsymmetrie, ihre Grenzwertbestimmung, ihre Ursachen und Auswirkungen vermittelt. Studien und eigene Feldmessungen zur Unsymmetrie liefern tiefergehende Erkenntnisse. Zudem wird der Einfluss von Spannungshaltungskonzepten untersucht. Anhand dieser Erkenntnisse und analysierter Rahmenbedingungen erfolgt die Entwicklung der Unsymmetrieregelung mit BESS. Die Regelung benötigt bei einphasigem Anschluss eine dreiphasige Messung von Spannung und Phasenwinkeln. Die Wirk- und Blindleistungseinstellungen sind entkoppelt und verbessern die Spannungsamplitude sowie den Phasenwinkel. Unter Verwendung einer Minimierungsfunktion erfolgt, bei gleichzeitiger Spannungshaltung, die Verbesserung der Null- und der Gegensystemspannungsunsymmetrie. In Laboruntersuchungen wird die Funktionalität der Regelung nachgewiesen und in definierten Szenarien erprobt. Die Szenarien umfassen unsymmetrische Netzspannungen und Netzbelastungen, verringerte Netzspannungen sowie eine Variation der Anzahl und Leistung der BESS. Die Netzsimulationsergebnisse geben Einschätzungen zu notwendigen Leistungs- und Energiebedarfen der Regelung in Niederspannungsnetzen. Der Einsatz von BESS benötigt einen finanziellen Anreiz für deren Besitzer. Eine solche monetäre Kompensation wird ermittelt. Die wirtschaftlichen und normativen Betrachtungen liefern Implementierungsmöglichkeiten zur Realisierung der Regelung in bestehenden Netzinfrastrukturen. Eine Verbesserung dynamischer Unsymmetrie in Niederspannungsnetzen mit BESS ist mittels der entwickelten Regelung möglich.