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Masterarbeit

Simulation der Regelung von Haushaltsboilern für Demand-Response

Der zunehmende Einsatz nicht steuerbarer, schwankender, regenerativer Solar- und Windfarmen erschwert zunehmend Stromproduktion und -verbrauch in der Balance zu halten. Traditionell werden hierzu Kraftwerke geregelt und im Fall von Lastspitzen große industrielle Lasten abgeschaltet oder gedrosselt. Der wachsende Bedarf an Regelleistung erfordert zukünftig auch für kleinere Lasten ein solches Demand-Side-Management (Last wird direkt durch Netzbetreiber geregelt) oder Verfahren zum Demand-Response (Last regelt eigene Leistungsaufnahme abhängig vom aktuellen Bedarf selbst). Bei heute verfolgten Ansätzen müssen Lasten in Datennetze (z. B. Internet) eingebunden sein, wodurch Kosten für Installation und Betrieb entstehen. Bei Kleinlasten mit Energiespeichern in Haushalten wie Warmwasserboilern oder Kühlschränken wären diese Kosten im Vergleich zur geringen erzeugbaren Regelleistung zu hoch.

Daher wurden im Institut für Telematik Ideen entwickelt, wie Kleinlasten günstiger für Demand-Response eingesetzt werden können. Ein Regelsystem im Verteilnetz berechnet für jedes seiner Niederspannungsnetze ein Signal, das per Broadcast an alle Kleinlasten im Niederspannungsnetz verteilt wird. Jede sogenannte DR-Kleinlast schaltet Ihren Aktuator so ein und aus, dass sich die Leistungsaufnahme vieler DR-Kleinlasten im Mittel proportional zum übertragenen Signal ändert. Das Verteilnetz misst die Leistungsaufnahme jedes Niederspannungsnetzes, um die Signale so anzupassen, dass die gewünschte Leistung abgenommen wird.

Im Rahmen dieser Master-Arbeit sollen diese Ideen simulativ evaluiert werden. Dazu muss der benötigte Simulator erstellt, Simulationen durchgeführt, ausgewertet und mit Ergebnissen aus der Literatur vergleichen werden. Vergleichend sollen zwei alternative Ansätze betrachtet werden (z. B. zwei Übertragungstechnologien für das Regelsignal oder zwei Regelalgorithmen in DR Kleinlasten). Für beide wird in den Simulationsläufen untersucht, ob sie einsetzbar wären und welche Eigenschaften sie haben.

Für den Simulator werden Modelle der Stromnetze, der Broadcast-Übertragung des Regelsignals (statistische Modelle, ggf. zwei Technologien) und zumindest einer Art von DR-Kleinlasten (z. B. Boiler) einschließlich Ihrer Nutzer (z. B. statistisches Modell für Warmwasserabnahme) benötigt. Für das Regelsystem im Verteilnetz und die DR-Kleinlast müssen Regelalgorithmen entwickelt werden. Die Simulation muss mit beiden Ansätzen und vergleichend auch ohne Demand-Response durchgeführt werden.

Startdatum 12. Mai 2014
Enddatum 11. November 2014
Betreuer Dr. Marcus Venzke