Bibliographic Metadata
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- TitleMultikriterielle Betriebsstrategien industrieller Microgrids / von Thorsten Vogt, M.Sc. ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Zweiter Gutachter: Prof. Willie Cronje (Witwatersrand-Universität)
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- Published
- Description1 Online-Ressource (xxii, 257 Seiten) : Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2019
- AnnotationTag der Verteidigung: 17.12.2019
- Defended on2019-12-17
- LanguageGerman
- Document TypesDissertation (PhD)
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Zusammenfassung
Industrieunternehmen besitzen oftmals einen hohen Bedarf an elektrischer und thermischer Energie sowie hohe Ansprüche bezüglich der Versorgungssicherheit. Das industrielle Microgrid bezeichnet ein lokales Versorgungskonzept, welches die individuellen Rahmenbedingungen von Industrieunternehmen berücksichtigt und durch Einsatz von lokalen Erzeugungsanlagen und Energiespeichern zum einen die Versorgungskosten reduziert und zum anderen die Versorgungssicherheit erhöht. Im Unterschied zum Stand der Technik fokussiert diese Arbeit die Betriebsweise des elektrischen Energiespeichers in einem industriellen Microgrid, bei der vor allem die Kombination der einzelnen Kosteneinsparmöglichkeiten im Vordergrund steht. So wird auf Basis einer modellprädiktiven Regelung eine Betriebsstrategie vorgestellt, die sowohl die Bezugsspitzenleistung begrenzt als auch den Eigenverbrauch erhöht, die Speicherreserve für einen möglichen, autarken Inselnetzbetrieb maximiert und den Speicher zur Primärregelleistungsbereitstellung nutzt. Für die dafür benötigte Prädiktion werden etablierte Methoden verglichen, bei dessen Konfiguration und Kombination anwendungsspezifische Besonderheiten aufgezeigt werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, dass das Potenzial der Kosteneinsparungssteigerung durch die vorgestellte Strategie beachtlich ist. Die Zielerreichung bedingt jedoch ein komplexes Steuerungssystem und hängt stark von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Diese Faktoren werden detailliert beschrieben und es werden Maßnahmen vorgestellt, die das Risiko eines nicht optimalen Ergebnisses reduzieren. Wenngleich Industrieunternehmen im Fokus dieser Arbeit stehen, ist die Übertragung der Inhalte auf Versorgungsaufgaben mit ähnlichen Rahmenbedingungen denkbar, beispielsweise große Gebäudekomplexe, Universitäten oder Krankenhäuser.
Abstract
Industrial companies are usually characterized by a immense demand of electrical and thermal energy as by a high requirement for reliability. The industrial microgrid designates a local supply concept that takes the respective framework conditions of industrial companies into account and involves local energy sources as well as energy storage units. Its goals are, on the one hand, to reduce supply costs and, on the other hand, to increase the supply reliability. In extension of the state of the art, this thesis focuses on the electrical energy storage operation in an industrial microgrid, where the combination of the individual cost-saving options stands in the foreground. On the basis of a model predictive control, an operating strategy is presented which limits the demand peak power, increases the self-consumption, maximizes the storage reserve for power outage ride through, and supplies primary control reserve. Since this requires a prediciton, established prediction methods are compared, and application-specific features and enhancements are presented. The result of this thesis shows that the presented strategy has the potential to increase the cost savings significantly. However, the achievement of the goals requires a complex energy management system and depends on various influencing factors. A detailed description of those factors as well as options which reduce the risk of non-optimal results are presented. Although supply tasks for industrial companies are the focus of this work, the results can be applied to those with similar framework conditions as well, like large building complexes, universities or hospitals for instance.
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