Schlussbericht
(Deutsch)
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Der vermehrte Einsatz von dezentralen Energieerzeugungsanlagen kann den Ausbau und den Betrieb der Verteilnetze nachhaltig beeinflussen. Für die Gewährleistung eines sicheren und zuverlässigen Betriebes kann dadurch zusätzliche Infrastruktur erforderlich werden. Der Einsatz des gesteuerten Speichers ist eine Möglichkeit, um auf den Betrieb von NS-Netzen einzuwirken. Nebst dem Einfluss des gesteuerten Speichers auf den Lastfluss kann er auch für das Energiemanagement, zur Verbesserung der Netzqualität und zur Erhöhung der Versorgungssicherheit der Verbraucher eingesetzt werden. Von den möglichen Anwendungen des gesteuerten Speichers wurde die Regulierung der Netzspannung im Detail mittels Simulationen untersucht. Daraus geht hervor, dass die Reduktion von Spannungsabsenkungen von der Leistung des gesteuerten Speichers abhängig ist. Die Reaktionszeit zur Ausregelung von Spannungseinbrüchen hingegen ist abhängig von der Zeit bis die gespeicherte elektrische Energie bereitgestellt werden kann, d.h. von der Art der Batterien und allenfalls parallel dazu geschalteten Kondensatoren. Je schneller die Batterien die benötigte Leistung abgeben können, desto geringer muss für eine geforderte Reaktionszeit die installierte Kondensatorleistung sein. Die Alternativen zum gesteuerten Speicher wie Notstromanlagen, USV-Anlagen und Leitungsausbauten oder die Energieübertragung über das Mittelspannungsnetz konkurrenzieren den gesteuerten Speicher sehr stark. So wird ein Verteilnetzbetreiber abgelegene Verbraucher über das Mittelspannungsnetz mit einer zusätzlichen Transformatorenstation versorgen, bevor er einen gesteuerten Speicher einsetzt, der im Vergleich zur MS-Leitung und der Trafostation bei grossen Leistungen teurer ist und zudem auch mehr Unterhalt erfordert. Eine optimale Anwendung des gesteuerten Speichers ergibt sich in Inselnetzen im Zusammenhang mit dezentralen Energieerzeugern, die mit Solarenergie, Windenergie oder weiteren erneuerbaren Energien betrieben werden. Dabei dient der gesteuerte Speicher als Puffer um überschüssig produzierte elektrische Energie aufzunehmen und bei Bedarf fehlende Energie ins Inselnetz einzuspeisen. Mit dem gesteuerten Speicher kann der Lastfluss im NS-Netz so beeinflusst werden, dass Überlasten vermieden und eine ausgeglichene Netzbelastung erreicht wird. Diese Funktionalität des gesteuerten Speichers ist vor allem in NS-Netzen mit mehreren dezentralen Energieerzeugungsanlagen interessant. Gesteuerte Speicher können zudem zur Verbesserung der Netzqualität eingesetzt werden. Abhängig von der Art der Aufschaltung auf das NS-Netz kann die Spannungsqualität für die Verbraucher verbessert, die durch die Verbraucher erzeugten Netzrückwirkungen im NS-Netz reduziert oder auf das Spannungsprofil im NS-Netz eingewirkt werden. Weitere für den gesteuerten Speicher gut geeignete Anwendungen ergeben sich im Zusammenhang mit wärmegeführten Eigenerzeugungsanlagen oder zur Steuerung des Strombezuges aus dem Verteilnetz. Diese Anwendungen des gesteuerten Speichers sind vor allem im liberalisierten Strommarkt interessant, wenn ein Grossverbraucher bestrebt ist, sein prognostiziertes Lastverhalten möglichst genau einzuhalten um die Beschaffung von Ausgleichsenergie zu vermeiden. Im Rahmen des Projektes „Verteilte Einspeisungen im Niederspannungsnetz“ (VEiN) ist vorgesehen, zusätzlich zu den dezentralen Energieerzeugungsanlagen auch gesteuerte Speicher mit einzubeziehen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Schnyder Ingenieure AG
Hochschule für Technik und Informatik
RIPEnergy AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schnyder,G.
Mauchle,P.
Höckel,Michael
Höckel,Michael
Vollenwyder,René
Buholzer,Marco
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The increase of decentralized energy production plants can strongly influence the extension and the operation of the electrical distribution grid. Additional infrastructure can be necessary to guarantee a safe and reliable operation. A controlled storage system is a possibility to optimize the operation of such a low voltage grid. In addition to influencing the load flow controlled storage systems can also be used for energy management, to improve the voltage and current quality as well as for the increase the reliability of the mains. As one of the possible applications of the controlled storage systems the regulation of the mains voltage at remote consumers was examined in detail with simulations. The results of the simulations showed that the reduction of voltage drops depends on the power of the controlled storage system. The response time to compensate the voltage drops, however, depends on the time for activating the stored electrical energy, i.e. it depends on the kind of batteries and the capacity of the parallel connected condensers. The faster the batteries can activate the necessary power, the smaller the capacity of the condensers must be to get the required response time. Emergency power supplies, UPS systems, the increase of line capacity or the distribution of electrical energy at medium voltage are very reasonable alternatives to the controlled storage system. Thus a power supplier will supply remote consumers via the medium voltage grid with an additional transformation near by the consumers, before they use a controlled storage system, which is more expensive and requires more maintenance especially for large power to be supplied. The operation of a controlled storage system is an optimal application in separated grids with decentralized energy production plants. The decentralized energy production can be powered by solar energy, by wind energy or by other renewable energies. The controlled storage system serves as buffer to take up surplus produced electrical energy and if necessary to supply missing electrical energy into the separated grid. The load flow in low voltage grids can be affected with the controlled storage system in such a way that overload of the grid is avoided and a balanced load in the grid is reached. This functionality of the controlled storage system is of interest particularly in low voltage grids with several decentralized energy production plants. Controlled storage systems can improve the quality of a grid. Dependent on the kind of the connection to the low voltage grid, the voltage quality at the consumer’s side can be improved, the disturbances produced by a consumer and supplied into the grid can be reduced or the voltage profile in the grid can be optimized. Further applications for the controlled storage system are the operation together with warmth-leaded power generation plants or the operation for the controlling of the power taken from the distribution grid. These applications of the controlled storage system are particularly of interest in connection with the opened electrical energy market, where a big consumer is anxious to keep his prognosticated load as exactly as possible to avoid the procurement of balance energy. The context of the project "Verteilte Einspeisungen im Niederspannungsnetz" (VEiN) includes in addition to the decentralized energy production plants controlled storage systems.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Schnyder Ingenieure AG
Hochschule für Technik und Informatik
RIPEnergy AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schnyder,G.
Mauchle,P.
Höckel,Michael
Höckel,Michael
Vollenwyder,René
Buholzer,Marco
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Schlussbericht
(Französisch)
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L'application accrue d'installations de production d'énergie décentralisées peut influencer de manière efficace le développement et le fonctionnement des réseaux de distribution. Ainsi, pour la garantie d'une exploitation sûre et fiable, une infrastructure supplémentaire peut devenir nécessaire. L'application d’un accumulateur d’énergie dirigé est une possibilité, qui peut influencer l'exploitation des réseaux basse tension. En plus de l'influence de l’accumulateur d’énergie dirigé sur le flux d’énergie, il peut aussi être utilisé pour la gestion énergétique, pour afin d’améliorer la qualité du réseau et d’augmenter la sécurité d'approvisionnement des consommateurs. Parmi les applications possibles de l’accumulateur d’énergie dirigé, la régulation de la tension du réseau a été examinée en détail par des simulations. Les résultats montrent clairement que la réduction des chutes de tension dépend de la puissance de l’accumulateur d’énergie dirigé. Par contre, le temps de réaction pour la compensation des coupures de tension dépend toutefois du temps jusqu’à ce que l'énergie électrique stockée peut être fournie, c.-à-d. du type des batteries et éventuellement besoin des condensateurs enclenchés en parallèle. Plus les batteries peuvent rapidement livrer la performance nécessaire, plus la puissance installée des condensateurs doit être faible pour un temps de réaction exigé. Les alternatives à l’accumulateur d’énergie dirigé comme p.ex. des groupes électrogènes de secours, des alimentations de sauvegarde du secteur et des élargissements des lignes électriques ou le transfert énergétique sur le réseau de tension moyenne, concurrencent très fortement l’accumulateur d’énergie dirigé. Ainsi, un exploitant de réseau de distribution fournira les consommateurs éloignés sur le réseau de tension moyenne avec un poste de transformateur supplémentaire, avant qu'il n'utilise un accumulateur d’énergie dirigé. Il est plus coûteux en comparaison d’une ligne moyenne tension et le poste de transformation pour des grandes puissances et provoque en outre aussi plus d’entretien. Une application optimale d’un accumulateur d’énergie dirigé est judicieuse dans les réseaux d’îlot en rapport avec des producteurs d'énergie décentralisés qui utilisent l'énergie solaire, l'énergie éolienne ou d'autres énergies renouvelables. L’accumulateur d’énergie dirigé sert comme tampon pour emmagasiner une énergie électrique produite en excédent et à livrer une énergie manquante au réseau d’îlot. Avec l’accumulateur d’énergie dirigé, le flux d’énergie dans le réseau basse tension peut être influencé de telle sorte, que des surcharges peuvent être évitées et qu'une charge de réseau équilibrée puisse être atteinte. Cette fonctionnalité de l’accumulateur d’énergie dirigé est intéressant surtout dans les réseaux basse tension avec plusieurs installations de production d'énergie décentralisées. L’accumulateur d’énergie dirigé peut en outre être utilisé pour améliorer la qualité du réseau. En fonction du type de connexion avec le réseau basse tension, la qualité de tension pour les consommateurs peut être améliorée, les rétroactions au réseau provoqué par les consommateurs peuvent être réduites ou bien on arrive à influencer le profil de tension dans le réseau basse tension. Il en résulte des applications supplémentaires pour l’accumulateur d’énergie dirigé en connexion avec la production combinée chaleur force ou pour le contrôle de la consommation d’électricité du réseau basse tension. Ces applications de l’accumulateur d’énergie dirigé sont surtout intéressantes sur le marché d'électricité libéralisé, si un grand consommateur est désire observer le plus précisément possible, son comportement de flux prognostiqué pour éviter d’acheter de l'énergie de compensation. On prévoit dans le cadre du projet, "alimentations distribuées dans le réseau basse tension" (VEiN) d'inclure, en plus des installations de production d'énergie décentralisées également, des accumulateurs d’énergie dirigés.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Schnyder Ingenieure AG
Hochschule für Technik und Informatik
RIPEnergy AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schnyder,G.
Mauchle,P.
Höckel,Michael
Höckel,Michael
Vollenwyder,René
Buholzer,Marco
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