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Sensitivitätsanalyse zukünftiger stationärer Übertragungsaufgaben in hybriden AC-DC-Netzstrukturen

Bennewitz, Florian (2022)
Sensitivitätsanalyse zukünftiger stationärer Übertragungsaufgaben in hybriden AC-DC-Netzstrukturen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00020922
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

Abstract

Bedingt durch die Energiewende ergeben sich im elektrischen Energieversorgungssystem umfangreiche Transformationsprozesse, die kurz- wie langfristig die bestehenden Übertragungsaufgaben elektrischer Energie zwischen Erzeugung und Verbrauchern strukturell beeinflussen. Diese Übertragungsaufgaben müssen in Form des ausgebildeten stationären Arbeitspunktes des Systems stets zulässig wie stabil realisierbar sein und zudem eine ausreichende stationäre Sicherheitsmarge gegenüber Störungen inkludieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden verschiedene strukturelle Einflussfaktoren auf die stationären Übertragungsaufgaben untersucht und bewertet. Dies beinhaltet zunächst die Netzstruktur des zugrunde liegenden Übertragungsnetzes, die zum einen hinsichtlich ihrer Ausdehnung und zum anderen bezüglich des Einflusses von lokaler Blindleistungskompensation untersucht wird. Weiterhin wird die Erzeugungsstruktur einer entsprechenden Analyse ihres Einflusses unterzogen. Das Zusammenspiel von Erzeugungs- und Netzstruktur wird über die Implementierung eines HGÜ-Systems verstärkt, sodass schlussendlich eine hybride Übertragungsnetzstruktur resultiert. Aus den angeführten Untersuchungen können über die Variation von Netz- wie Erzeugungsstruktur Erkenntnisse zur zukünftigen Ausgestaltung der Übertragungsaufgaben im elektrischen Energieversorgungssystem gemäß der resultierenden stationären Sicherheitsmarge gewonnen werden. Demnach resultieren insbesondere für ausgedehnte Netzstrukturen Herausforderungen in der ausreichend versorgungssicheren Gewährleistung der Übertragungsaufgabe. Dies gilt analog, wenn die Übertragungsentfernungen aufgrund Änderungen in der Erzeugungsstruktur erhöht werden. Hierbei lassen sich allerdings signifikante Zugewinne durch eine mögliche zukünftige Erweiterung auf hybride Netzstrukturen erzielen.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2022
Creators: Bennewitz, Florian
Type of entry: Primary publication
Title: Sensitivitätsanalyse zukünftiger stationärer Übertragungsaufgaben in hybriden AC-DC-Netzstrukturen
Language: German
Referees: Hanson, Prof. Dr. Jutta ; Hofmann, Prof. Dr. Lutz
Date: 2022
Place of Publication: Darmstadt
Collation: XVIII, 154, xxxvii Seiten
Refereed: 16 September 2021
DOI: 10.26083/tuprints-00020922
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/20922
Abstract:

Bedingt durch die Energiewende ergeben sich im elektrischen Energieversorgungssystem umfangreiche Transformationsprozesse, die kurz- wie langfristig die bestehenden Übertragungsaufgaben elektrischer Energie zwischen Erzeugung und Verbrauchern strukturell beeinflussen. Diese Übertragungsaufgaben müssen in Form des ausgebildeten stationären Arbeitspunktes des Systems stets zulässig wie stabil realisierbar sein und zudem eine ausreichende stationäre Sicherheitsmarge gegenüber Störungen inkludieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden verschiedene strukturelle Einflussfaktoren auf die stationären Übertragungsaufgaben untersucht und bewertet. Dies beinhaltet zunächst die Netzstruktur des zugrunde liegenden Übertragungsnetzes, die zum einen hinsichtlich ihrer Ausdehnung und zum anderen bezüglich des Einflusses von lokaler Blindleistungskompensation untersucht wird. Weiterhin wird die Erzeugungsstruktur einer entsprechenden Analyse ihres Einflusses unterzogen. Das Zusammenspiel von Erzeugungs- und Netzstruktur wird über die Implementierung eines HGÜ-Systems verstärkt, sodass schlussendlich eine hybride Übertragungsnetzstruktur resultiert. Aus den angeführten Untersuchungen können über die Variation von Netz- wie Erzeugungsstruktur Erkenntnisse zur zukünftigen Ausgestaltung der Übertragungsaufgaben im elektrischen Energieversorgungssystem gemäß der resultierenden stationären Sicherheitsmarge gewonnen werden. Demnach resultieren insbesondere für ausgedehnte Netzstrukturen Herausforderungen in der ausreichend versorgungssicheren Gewährleistung der Übertragungsaufgabe. Dies gilt analog, wenn die Übertragungsentfernungen aufgrund Änderungen in der Erzeugungsstruktur erhöht werden. Hierbei lassen sich allerdings signifikante Zugewinne durch eine mögliche zukünftige Erweiterung auf hybride Netzstrukturen erzielen.

Alternative Abstract:
Alternative abstract Language

Based on the energy transition in power systems, extensive transformation processes have arisen in the electrical energy supply system. This transformation processes structurally influence the existing transmission tasks of electrical energy between generation and consumers. These transmission tasks must always be realised in regard of the stationary operating point of the system in a permissible and stable manner and also include a sufficient safety margin regarding further disturbances. In the context of the present work, various structural influencing factors on the stationary transmission tasks are examined and evaluated. This includes the network structure of the underlying transmission network, which is examined on the one hand with regard to its extent and on the other hand with regard to the influence of local reactive power compensation. Furthermore, the electricity supply structure is also subjected to a corresponding analysis. The interaction between the generation and network structure is then further reinforced through the implementation of an HVDC transmission system, so that ultimately a hybrid transmission network structure results. From the above-mentioned investigations, various insights into the future embodiment of transmission tasks in the electrical energy supply system can be obtained through the variation of the network and electricity supply structure. Accordingly, the corresponding results yield challenges regarding the compliance of the transmission tasks with a sufficient reliable power system. This applies analogously if the transmission distances are increased, for example due to changes in the electricity supply structure. Significant gains regarding the stationary safety margin can however be achieved through a possible future extension to hybrid network structures.

English
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-209221
Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electrical Power Systems > Electrical Power Supply with Integration of Renewable Energies
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electrical Power Systems
Date Deposited: 29 Mar 2022 12:06
Last Modified: 30 Mar 2022 07:40
PPN:
Referees: Hanson, Prof. Dr. Jutta ; Hofmann, Prof. Dr. Lutz
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 16 September 2021
Export:
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