Netzdienliche Integration regenerativer Energiequellen über stromrichtergekoppelte Einspeisenetze mit integrierten Energiespeichern

dc.contributorJäger, Johann
dc.contributorGawlik, Wolfgang
dc.contributor.advisorJäger, Johann
dc.contributor.authorHenninger, Stefan
dc.date.accessioned2019-12-12
dc.date.available2019-12-11
dc.date.created2019
dc.date.issued2019-12-12
dc.description.abstractFor climate protection and sustainability reasons fossil fuels need to be replaced by renewable energy sources. But even though the amount of renewable generation which is integrated into the electric grids increases continuously, the target of a carbon-free, but still secure and affordable energy system in Germany is still far away. The current approaches are not sufficient; new and grid-friendly integration methods are required. Within this work, these challenges were addressed from both a conceptual and a technical perspective. The conceptual approach involves the description of electrical power plants by inherent properties which are illustrated in a so-called power generation cube. Based on that, the concept of a Smart renewable Power Plant (SrPP) has been developed: a converter-coupled collector grid for renewable generation with integrated energy storage. The technical studies of this work include the grid performance and the internal operation of the SrPP and therefore in particular the control and grid-friendly operation of converters. A comprehensive overview of converter control concepts has been developed. Subsequently, the different control modes have been implemented and analysed on a laboratory setup. Hence, besides introducing the SrPP as a comprehensive grid integration method for renewable energy sources, this work also helps to bring together the fields of electric power systems and of power electronics, which are still separated in many respects, but will be more and more united in the future when moving towards converter dominated renewable power systems.en
dc.description.abstractKlimaschutz- und Nachhaltigkeitsgründe erfordern eine Abkehr von fossilen Energieträgern und eine verstärkte Nutzung regenerativer Energiequellen. Doch trotz eines kontinuierlich steigenden Anteils der regenerativen Stromerzeugung liegt das Ziel einer CO2-neutralen, aber weiterhin sicheren und bezahlbaren Energieversorgung in Deutschland noch in weiter Ferne. Die bisherigen Ansätze sind nicht ausreichend, weshalb neue und netzdienliche Integrationsmethoden erforderlich sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde diese Problemstellung sowohl aus einer konzeptionellen als auch einer technischen Perspektive untersucht. Der konzeptionelle Ansatz beruht dabei auf der Beschreibung von Stromerzeugungsanlagen anhand von inhärenten Eigenschaften, die anschaulich in einem sog. Einspeisewürfel dargestellt werden. Basierend darauf wurde das Konzept eines Smart renewable Power Plant (SrPP) entwickelt: ein stromrichtergekoppeltes Einspeisenetz mit integrierten Energiespeichern. Die technischen Betrachtungen dieser Arbeit umfassen das Netzverhalten sowie das interne Verhalten des SrPP und damit insbesondere die Regelung und netzdienliche Betriebsweise von Stromrichtern. Hierzu wurde eine umfangreiche Übersicht über Stromrichterregelungen erstellt, welche anschließend an einem Versuchsaufbau implementiert und untersucht wurden. Neben der Vorstellung des SrPP als ganzheitliche Netzintegrationsmethode für regenerative Energiequellen trägt die vorliegende Arbeit somit auch dazu bei, die bisher oft noch getrennten Fachbereiche der elektrischen Energieversorgung und der Leistungselektronik, die in einer stromrichterdominierten, regenerativen Energieversorgung eng miteinander verknüpft sind, zusammenzuführen.de
dc.format.extentxiii, 262 Seiten
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.25593/978-3-96147-259-8
dc.identifier.isbn978-3-96147-259-8
dc.identifier.opus-id12558
dc.identifier.urihttps://open.fau.de/handle/openfau/12558
dc.identifier.urnurn:nbn:de:bvb:29-opus4-125588
dc.language.isode
dc.publisherFAU University Press
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de
dc.subjectStromerzeugungsanlage
dc.subjectStromeinspeiseanlage
dc.subjectNetzintegration
dc.subjectnetzdienlich
dc.subjectBewertungsmethode
dc.subjectzeitliche Performance
dc.subjectörtliche Performance
dc.subjectPerformance-Index
dc.subjectEinspeisewürfel
dc.subjectEinspeisenetz
dc.subjectSmart renewable Power Plant
dc.subjectRegelungsübersicht
dc.subjectRegelungsmodi
dc.subjectnetzfolgend
dc.subjectnetzbildend
dc.subjectnetzstützend
dc.subjectvirtuelle Trägheit
dc.subjectvirtuelle Impedanz
dc.subjectvirtuelle Admittanz
dc.subjecttransientes Ersatzschaltbild
dc.subjectstationäres Ersatzschaltbild
dc.subject.ddcDDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 62 Ingenieurwissenschaften :: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
dc.titleGrid-friendly Integration of Renewable Energy Sources by Converter-coupled Collector Grids with Integrated Energy Storageen
dc.titleNetzdienliche Integration regenerativer Energiequellen über stromrichtergekoppelte Einspeisenetze mit integrierten Energiespeichernde
dc.typedoctoralthesis
dcterms.publisherFAU University Press
local.date.accepted2019-05-23
local.notesOpusParallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN:978-3-96147-258-1
local.publisherplaceErlangen
local.sendToDnbfree*
local.series.id25
local.series.nameFAU Studien aus der Elektrotechnik
local.series.number14
local.subject.fakultaetTechnische Fakultät
local.subject.gndElektrizitätserzeugung
local.subject.gndErneuerbare Energien
local.subject.gndFotovoltaikanlage
local.subject.gndWindkraftwerk
local.subject.gndBiomassekraftwerk
local.subject.gndEnergiespeicher
local.subject.gndLithium-Ionen-Akkumulator
local.subject.gndRedox-Akkumulator
local.subject.gndWasserstoff-Speicher
local.subject.gndPower-to-Gas
local.subject.gndBrennstoffzelle
local.subject.gndElektrolyse
local.subject.gndUmrichter
local.subject.gndStromrichter
local.subject.gndSelbstgeführter Stromrichter
local.subject.gndModularer Mehrpunktstromrichter
local.subject.gndGleichspannungswandler
local.subject.gndStromregelung
local.subject.gndSpannungsregelung
local.subject.gndElektrisches Netz
local.subject.gndSynchrongenerator
local.subject.gndDrehstromnetz
local.subject.gndGleichstromnetz
local.subject.sammlungUniversität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
local.thesis.grantorFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Technische Fakultät
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