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Batteriespeichersysteme (BESSes) fungieren als Reserveenergie, die das bestehende Netz ergänzen und verschiedenen Zwecken dienen kann. Potenzielle Netzanwendungen sind in Abbildung 1 aufgeführt und werden entweder als energieintensiv oder als energieintensiv eingestuft, d. h. sie erfordern eine große Energiereserve oder eine hohe Leistungsfähigkeit. Sie können auch nach der Bereitstellungszeitskala klassifiziert werden, die von Millisekunden bis zu Stunden reicht. Ein allgemeines Verständnis der Dienste ist hilfreich, bevor analysiert wird, wie der Speicher für die Bereitstellung genutzt wurde. Erneuerbare Energiequellen, Notstrom, Energiespeicherlösungen, gespeicherte Energie, kostengünstig, Speicherung überschüssiger erzeugter Energie, Spitzenbedarfszeiten, BESS-Technologie
Abbildung 1. Eine Übersicht über die verschiedenen Zusatzleistungen von BESS.
Netzqualitätsindizes werden verwendet, um zu messen, wie stark sich die Spannungs- und Stromwellenformen von einer perfekten Sinuswellenform unterscheiden. Verzerrungen können vorübergehend sein, etwa wenn Lasten oder Generatoren ein- oder ausgeschaltet werden, oder sie können im stationären Zustand konstant sein, etwa wenn nichtlineare Lasten oder Generatoren mit Leistungselektronikschnittstelle laufen. Zu diesem Zweck wurde die Energiespeicherung untersucht und hat sich als gute Lösung erwiesen.
Leistungsschwankung
Der Aufstieg intermittierender Stromquellen hat auch das Problem von Stromschwankungen im Netz aufgeworfen. Sonneneinstrahlung und Änderungen der Windgeschwindigkeit können dazu führen, dass Anlagen zur dezentralen Erzeugung (DG) ihre Leistung schnell und in großen Mengen ändern, was das Netzwerk schädigen kann. In dieser Situation kann der DG-Anlage ein Energiespeicher hinzugefügt werden, um kurzfristige Leistungsänderungen auszugleichen. Wenn BESS auf diese Weise verwendet wird, entstehen zusätzliche Kosten für die EE-Anlage, wodurch die Einnahmen des Systems sinken. In diesem Fall könnte eine Möglichkeit, das entgangene Geld zu kompensieren, darin bestehen, den Anlagenbesitzern finanzielle Anreize zu geben, um Stromschwankungen zu reduzieren.
Kontinuität des Dienstes
Neben der Messung des Spannungsverlaufs und der Änderungen der Ausgangsleistung wird auch die Betriebskontinuität im Auge behalten. Der Index der durchschnittlichen Unterbrechungshäufigkeit des Systems (SAIFI) und der Index der durchschnittlichen Unterbrechungsdauer des Systems (SAIDI) werden verwendet, um die Bonusvergütung des Verteilungsnetzbetreibers (VNB) zu ermitteln. Darüber hinaus können die nationalen Netzvorschriften von den VNB verlangen, bei einer Dienstunterbrechung Bußgelder zu zahlen oder Zahlungen an die Nutzer zu leisten. Um die Betriebszuverlässigkeit in Verteilnetzen zu verbessern, können Energiespeichersysteme eingerichtet werden, die Schwarzstartvorgänge erleichtern und den Verteilereinspeiser selbstständig arbeiten lassen.
Beide Probleme treten auf, wenn ein oder mehrere Fehler dazu führen, dass ein Teil eines Verteilungsnetzes nicht mehr mit dem Hauptübertragungsnetz zusammenarbeitet. Bei Stromausfällen könnten Speichersysteme in die Pläne zur Netzreparatur integriert werden, um die Wiederherstellung der Stromversorgung zu beschleunigen. Außerdem könnten viele DG- und Speichersysteme einen sicheren Betrieb ermöglichen, auch wenn die Inselung nicht geplant ist. In einem hypothetischen Inselbetriebsverfahren werden BESSes benötigt, um das durch Fehler verursachte transiente und plötzliche Ungleichgewicht bei der Lasterzeugung zu überwachen und zu reduzieren, damit der Übergang von der Anbindung an das Netz zur Trennung vom Netz reibungslos verläuft.
Spannungsregelung
Verschiedene Geräte, wie Stufenschalter, Kondensatorbänke, Spannungsregler und statische VAR-Kompensatoren, können die Spannung in Verteilungsnetzen ändern. BESSes können dazu beitragen, die Zukunft des Spannungsmanagements zu gestalten, indem sie dem Verteilnetzmanagement mehr Flexibilität verleihen. Der Einsatz von Speichern im Spannungsregelsystem hat sich aus technischer Sicht bewährt.
Um den Einfluss der DGs auf die Netzspannung zu begrenzen, haben nationale und internationale Energieregulierungsbehörden die Einhaltung von Q(V)- oder cos(V)-Droop-Kurven für an Verteilernetze angeschlossene DGs vorgeschrieben. In den neuesten Fassungen der nationalen technischen Normen, wie den italienischen Normen CEI 0-16 und CEI 0-21 sowie den deutschen Normen VDE-AR-N 4110 und VDE-AR-N 4105, wurden diese Anforderungen ebenfalls hinzugefügt Energiespeichersysteme. Dieser Dienst muss automatisch und gleichzeitig als Hauptfunktion ausgeführt werden. Es trägt dazu bei, die Überspannung in den Zuleitungen des Verteilnetzes durch die Aufnahme von Blindleistung auszugleichen und die Unterspannung durch die Abgabe von Blindleistung auszugleichen.
Spitzenausgleich und Lastglättung
Beim Spitzenausgleich und der Lastglättung geht es darum, die Erzeugungs- und Lastprofile flacher zu gestalten, sodass das Netz an seinem höchsten Punkt weniger Leistung sieht. In Echtzeit kann dieses Schema dazu beitragen, Netzwerküberlastungen zu beseitigen, indem verhindert wird, dass die Leiter durch die Spitzenleistung des Generators und der Last überlastet werden. Außerdem könnten in einem Planungshorizont Netzwerkverbesserungen wie die Neuverkabelung einer Einspeisung oder der Austausch eines Transformators durch die Installation von Energiespeichersystemen vermieden oder verzögert werden.
In diesem Fall könnte die Energiespeicherung eine gute Idee sein, da VNB sicherstellen müssen, dass die Netzinfrastruktur gut genug ist, um sowohl die Nennleistung der Last als auch die Nennleistung der angeschlossenen Generatoren zu bewältigen. Neben dem Aufschieben des Upgrades können Spitzenausgleich und Lastglättung auch dazu beitragen, Netzwerkverluste zu reduzieren. Auf diese Weise kann der BESS-Betrieb die Systemverluste weiter reduzieren, indem er die Last und die lokale Erzeugung in ihrer Form ähnlicher macht.
Frequenzsteuerung
Im Systemdienstleistungsmarkt bieten an die Übertragungsnetze angeschlossene Generatoren die Frequenzregelung als kostenpflichtige Dienstleistung an. In den letzten Jahren wurde dieser Service auch durch an das Verteilnetz angeschlossene Generatoren und Energiespeichersysteme angeboten. Generatoren und BESS verwenden eine Statiksteuerung, die auf Frequenzungleichgewichte achtet und darauf mit einer Änderung der Leistungsabgabe reagiert. Tabelle 1 zeigt die Hauptparameter für die primäre Frequenzsteuerungslogik einiger europäischer Länder.
Abbildung 4 zeigt, wie die Droop-Steuerlogik funktioniert. Die Frequenzsteuerung ist ein wertvolles Merkmal von Energiespeichersystemen. Energiespeichersysteme können durch ihren maximalen und minimalen Ladezustand (SoC) begrenzt sein. Zur Lösung dieses Problems wurden mehrere Möglichkeiten zur Steuerung des SoC vorgeschlagen. Je nach Land wird die Droop-Logik mit unterschiedlichen Parametern eingerichtet, die das Totband definieren oder nicht definieren und den Grad des Droop ändern. Die Art und Weise, wie Menschen bezahlt werden, erfolgt häufig über Ausschreibungen, bei denen sie auf die Regulierungsleistung und den erforderlichen Preis bieten.
Energiearbitrage
Bei der Energiearbitrage handelt es sich um den Kauf und Verkauf von Energie auf dem Spot-Energiemarkt. Da der Stromsektor in den meisten Ländern getrennt ist, kann Energiearbitrage nur von einem gewerblichen Nutzer durchgeführt werden. Dies kann mit einem BESS+DG- oder BESS+Load-System erfolgen, bei dem die Speichereinheit die Energieproduktion oder -erzeugung verschiebt, um Preisänderungen auf dem Energiemarkt optimal auszunutzen. Energiearbitrage könnte zur Schaffung eines Geschäftsmodells genutzt werden, aber die Preise auf dem mitteleuropäischen Spotmarkt könnten nicht hoch genug sein, wenn dies die einzige Einnahmequelle wäre.
Unter Berücksichtigung der Day-Ahead-Marktpreisdaten für Italien und das Vereinigte Königreich im Jahr 2018 ergeben sich die niedrigsten und höchsten Tagespreise. Diese werden zusammen mit der größten täglichen Preisdifferenz und der durchschnittlichen Differenz über das Jahr angezeigt.
Wichtige Erkenntnisse zum netzgekoppelten BESS
• Netzanwendungen von BESS können nach Energieverbrauch und Implementierungsgeschwindigkeit kategorisiert werden. Auch die Energiespeicherung in der DG-Anlage kann Leistungsschwankungen reduzieren.
• Energiespeichersysteme können Schwarzstartverfahren vereinfachen und den Verteilereinspeiser unabhängig funktionieren lassen, wodurch die Zuverlässigkeit des Verteilernetzes verbessert wird.
• BESSes können das Spannungsmanagement gestalten, indem sie das Verteilungsnetzmanagement flexibler gestalten, was sich technisch nachweislich bewährt hat.
• Technische, wirtschaftliche und regulatorische Forschung kann untersuchen, wie mehrere Dienste effektiv kombiniert werden können. Die Forschung sollte sich auf die Optimierung von Batteriefunktionen und die Bereitstellung ergänzender Dienste konzentrieren.
• Das Reduzieren von Erzeugungs- und Lastprofilen reduziert die Überlastung des Netzwerks. Energiespeichersysteme vermeiden eine Neuverkabelung der Einspeisung und den Austausch von Transformatoren.
• Generatoren und Energiespeichersysteme, die an das Verteilungsnetz angeschlossen sind, können die kostenpflichtige Frequenzregelung ignorieren.
• Energiearbitrage – der Kauf und Verkauf von Energie auf dem Spot-Energiemarkt und die Verlagerung der Energieproduktion oder -erzeugung, um von Preisschwankungen zu profitieren – kann mit einem BESS+DG- oder BESS+Load-System durchgeführt werden.
• Die Forschung sollte zeigen, wie die Eigenschaften der Batterie am besten genutzt werden können, indem ein umfassender Servicebereitstellungsplan erstellt wird.
• Die Kombination mehrerer Dienste könnte in Zukunft untersucht werden. Mehrere Stakeholder verbessern auch den Geschäftserfolg.
IPv6-Netzwerk unterstützt
