Regionales virtuelles Kraftwerk auf Basis der Mini- und Mikro-KWK-Technologie: intelligente Vernetzung von thermischen und elektrischen Verbrauchersystemen ; Abschlussbericht
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Berlin ; Offenbach
VDE-Verl.
2015
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INHALTSVERZEICHNIS
1 KURZBERICHT 1
2 EINLEITUNG 2
3 THEORETISCHE BETRACHTUNGEN ZUM REGIONALEN VIRTUELLEN KRAFTWERK 4
3.1 EINFUEHRUNG 4
3.2 EEX-MARKT 6
3.3 REGELLEISTUNGSMARKT 6
3.4 STRUKTUR EINES REGIONALEN VIRTUELLEN KRAFTWERKS 8
3.5 PILOTPROJEKTE 11
3.6 BEFRAGUNG VON STADTWERKEN 12
4 MESSTECHNISCHE UNTERSUCHUNGEN IM LABOR - GRUNDLAGENERMITTLUNG 15
4.1 VERSUCHSSTANDBESCHREIBUNG - THERMISCHER TEIL 15
4.1.1 TEMPERATURMESSTECHNIK 16
4.1.2 DURCHFLUSSMESSER 17
4.1.3 GASZAEHLER 17
4.1.4 PERIPHERE GERAETE 18
4.2 VERSUCHSSTANDBESCHREIBUNG - ELEKTRISCHER TEIL 20
4.2.1 PFLICHTENHEFT FUER DEN ELEKTRISCHEN NETZEMULATOR 21
4.2.2 KONZEPTERSTELLUNG 23
4.2.3 KONZEPTUMSETZUNG 26
4.2.4 REGELUNGSENTWURF 38
4.2.5 SOFTWARETECHNISCHE UMSETZUNG 47
4.2.6 ZUSAMMENFASSUNG 51
4.3 INBETRIEBNAHME DES VERSUCHSSTANDES - THERMISCHER TEIL 54
4.3.1 VOLUMENSTRONIREGLER 54
4.3.2 TEMPERATURREGLER 55
4.3.3 VERHALTEN BEI TEMPERATUR UND VOLUMENSTROMAENDERUNG 56
4.4 INBETRIEBNAHME DES VERSUCHSSTANDES - ELEKTRISCHER TEIL 59
4.4.1 INBETRIEBNAHME DER HARDWAREKOMPONENTEN 59
4.4.2 INBETRIEBNAHME DER SOFTWAREKOMPONENTEN 61
4.4.3 REGELUNG FUER DEN AUTOMATISIERTEN BETRIEB DES VERSUCHSSTANDS 63
4.4.4 INBETRIEBNAHMEMESSUNGEN 67
4.5 MESSTECHNISCHE ANALYSEN 73
4.5.1 MESSTECHNISCHE ANALYSE DES WHISPERGEN 77
4.5.1.1 STATIONAERE ANALYSEN 77
4.5.1.2 DYNAMISCHE ANALYSEN 82
4.5.2 MESSTECHNISCHE ANALYSE DES ECOPOWER 1.0 85
4.5.2.1 STATIONAERE ANALYSEN 85
4.5.2.2 DYNAMISCHE ANALYSEN 89
4.5.2.3 MODELLBILDUNG 93
4.5.3 MESSTECHNISCHE ANALYSE DES VIESSMANN VITOTWIN 300-W 95
4.5.3.1 DYNAMISCHE ANALYSEN 95
4.5.4 MESSTECHNISCHE ANALYSE DES KIRSCH MICROBHKW L 4.12 97
4.5.4.1 STATIONAERE ANALYSEN 97
4.5.4.2 DYNAMISCHE ANALYSEN 102
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5 NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN - GRUNDLAGENERMITTLUNG 107
5.1 EINFUEHRENDE BEMERKUNGEN 107
5.2 GEBAEUDEMODELLIERUNG 108
5.2.1 GEBAEUDEBESCHREIBUNG 108
5.2.2 TECHNISCHE ANLAGEN 118
5.3 GEBAEUDEMONITORING 122
5.4 PARAMETRIERUNG 126
5.4.1 AUSGEWAEHLTE SIMULATIONSERGEBNISSE DES *IDEALEN HEIZSYSTEMS" 126
5.4.2 AUSGEWAEHLTE SIMULATIONSERGEBNISSE DES L-BHKW 4.12 127
5.4.2.1 ENERGETISCHE ANALYSEN 127
5.4.2.2 WAERMEPHYSIOLOGISCHE ANALYSEN 132
5.4.3 AUSGEWAEHLTE SIMULATIONSERGEBNISSE DES ECO-POWER 1.0 135
5.5 RVK-BETRIEBSANALYSEN 137
5.5.1 NUMERISCHE BETRACHTUNGEN MIT TRNSYS-TUD 137
5.5.2 RVK-BETRIEB OHNE STEUERUNG (IST-STAND) 138
5.5.3 RVK-BETRIEB MIT STEUERUNG 141
6 STEUERUNGS- UND SIMULATIONSALGORITHMEN VON RVK - SYSTEMEN 156
6.1 EINSATZPLANUNGS- UND BETRIEBSALGORITHMEN IM LINEAREN RVK-MODELL 156
6.1.1 SIMULATIONSMODELL 156
6.1.2 SCHNITTSTELLEN ZWISCHEN DEN RVK-EBENEN 158
6.1.3 PLANUNGSALGORITHMEN 159
6.1.4 BETRIEBSALGORITHMEN 162
6.1.5 FAZIT 164
6.2 SIMULATIONSWERKZEUG RVK 164
6.2.1 ENTWICKLUNGSHINTERGRUND 164
6.2.2 AUFBAU DES SIMULATIONSWERKZEUGS 166
6.2.2.1 GEBAEUDE 167
6.2.2.2 WAERMEERZEUGER 169
6.2.2.3 MISCHVENTIL 170
6.2.2.4 PHOTOVOLTAIK ANLAGE 170
6.2.2.5 THERMISCHER SPEICHER 171
6.2.2.6 KOMMUNIKATIONSBOX 175
6.2.2.7 RVK-ZENTRALE 175
6.2.3 ERGEBNISSE 176
6.2.3.1 DER UNGEREGELTE BETRIEB 176
6.2.3.2 DER GEREGELTE BETRIEB (^MMI ^MAX) 177
6.2.3.3 DER GEREGELTE BETRIEB (B
M
,,,, PON) 178
6.2.3.4 DER ZIELLEISTUNGSBETRIEB (P
E
I
,SOII)
178
6.2.3.5 ERKENNTNISSE DER UNTERSUCHUNGEN 180
6.2.4 FAZIT 181
7 ANALYSE VON BETRIEBSSZENARIEN 182
7.1 SZENARIO EINES RVK 182
7.1.1 ELEKTRISCHES NETZ 182
7.1.2 /IKWK-ANLAGEN 183
7.1.3 RVK-STRUKTUR UND KENNZAHLEN 184
7.2 SPEICHERPOTENTIAL DES RVK 184
7.2.1 BERECHNUNGSMETHODE 185
7.2.2 ERGEBNISSE 186
7.3 ENERGIEHANDEL 188
7.4 BEREITSTELLUNG VON REGELRESERVE 190
7.4.1 ANFORDERUNGEN AN DIE REGELRESERVE 190
7.4.2 UMSETZUNG IM RVK 191
7.5 BERUECKSICHTIGUNG VON NETZENGPAESSEN 192
7.6 SPITZENLASTABSENKUNG 194
7.6.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DIE SIMULATION 194
7.6.2 ERGEBNISSE 196
7.6.3 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 202
7.7 KOORDINIERUNG DER EINSPEISUNG VON PV UND FIKWK-ANLAGEN 202
7.7.1 BERECHNUNGSMODELLE 203
7.7.2 BERECHNUNGSMETHODE 203
7.7.3 ERGEBNISSE 206
7.7.4 FAZIT 208
8 FAZIT 209
LITERATUR 211
A FEHLERRECHNUNG 216
A.L MESSUNSICHERHEIT 216
A.L.L KALORISCHE BILANZIERUNG 216
A.L.2 BRENNSTOFFLEISTUNG 216
A.L.3 ELEKTRISCHE BILANZIERUNG 218
A.1.4 WIRKUNGSGRADE 219
A.2 MAXIMALE FEHLER 220
B SIMULATIONSERGEBNISSE 224
B.L BASISVARIANTEN MIT P
E
I
= 2 KW 224
C IDENTIFIKATION DER REGELSTRECKEN FUER ELEKTRISCHEN VERSUCHSSTAND 226
C.L SPRUNGANTWORTEN 226
C.2 REGELSTRECKEN 226
C.3 AUSWERTUNG 228
D ANALYSEN ZUM SELEKTIVSCHUTZ IN NIEDERSPANNUNGSNETZEN 229
D.L EINFLUSS DEZENTRALER ERZEUGER AUF DIE NETZSCHUTZTECHNIK 229
D.2 FUNKTION DES NETZ- UND ANLAGENSCHUTZES ZUR VERMEIDUNG DER
INSELNETZBILDUNG . 230
E INTEGRATION VON ^KWK-ANLAGEN IM NIEDERSPANNUNGSNETZE 235
E.L ZIEL 235
E.2 AUFGABENBESCHREIBUNG 235
E.2.1 AUSGANGSSITUATION 235
E.2.2 ANNAHMEN . . * 235
E.2.3 KRITERIEN FUER DIE NIEDERSPANNUNGSNETZPLANUNG 236
E.2.3.1 SPANNUNGSHALTUNG 236
E.2.3.2 STROMBELASTBARKEIT 236
E.2.3.3 UEBERSICHT DER KRITERIEN FUER NETZPLANUNG UND BETRIEB 236
E.3 BEISPIELNETZE UND SZENARIEN 237
E.3.1 BESCHREIBUNG VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN 237
E.3.2 BEISPIELNETZE - NETZKLASSEN 237
E.4 SSKWK SZENARIEN 238
E.5 BERECHNUNG DER BEISPIELNETZE 239
E.5.1 VORGEHENSWEISE BERECHNUNGEN 239
E.5.2 MAXIMALE /IKWK-ANLAGEN-AUSBAU OHNE NETZERWEITERUNG 241
F NETZPARAMETER 242
F.L MITTELSPANUNGSNETZ 242
F.2 NIEDERSPANNUNGSNETZE 243
G VEROEFFENTLICHUNGEN 246
H SYMBOLVERZEICHNIS 248 |
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