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Einfluss der privaten Elektrofahrzeuge auf Mittel- und Niederspannungsnetze

Liu, Lan :
Einfluss der privaten Elektrofahrzeuge auf Mittel- und Niederspannungsnetze.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2018)

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Vom Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Darmstadt zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation - Other (PDF)
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Einfluss der privaten Elektrofahrzeuge auf Mittel- und Niederspannungsnetze
Language: German
Abstract:

Im Rahmen des Energiekonzepts ist das Ziel von der deutschen Bundesregierung ausgegeben worden, bis zum Jahr 2030 sechs Millionen Elektrofahrzeuge auf die Straße zu bringen. Dies stellt für die Mittel- und Niederspannungsnetze eine Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird der Einfluss der privaten Elektrofahrzeuge auf Mittel- und Niederspannungsnetze eines Verteilungsnetzbetreibers in drei verschiedenen Netzgebieten untersucht: Großstadt, Kleinstadt, ländliche Gebiete. Die unterschiedlichen repräsentativen Niederspannungsnetze werden jeweils zusammen mit übergeordneten Mittelspannungsnetzen in einem Netzberechnungsprogramm nachgebildet. Zur Nachbildung der Haushaltslasten wird ein Modell entwickelt, mit dem die Lastkurve nach Haushaltsgröße zufällig generiert werden kann. Anhand der Statistik aus der Studie „Mobilität in Deutschland 2008“ ist ein stochastisches Modell zur Erstellung individueller täglicher Fahrzyklen entwickelt worden. Unter Berücksichtigung der möglichen Einflussfaktoren, unter anderem das Mobilitätsverhalten, der spezifische Energieverbrauch der Fahrt und der Lademöglichkeit, werden Ladekurven der mobilen Batterien modelliert. Die aggregierten mittleren Lastkurven je Fahrzeug werden für verschiedene Ladeszenarien ermittelt. Der Gleichzeitigkeitsfaktor lässt sich für das Szenario „Aufladen nur zuhause“ je nach Ladeleistung errechnen. Für die Netzuntersuchung wird angesichts des Kaufinteresses davon ausgegangen, dass die Berufstätigen die Hauptnutzer der Elektrofahrzeuge bis zu einer 50 % Durchdringungsrate darstellen. Durch eine realitätsbezogene, probabilistische Zuordnung der Elektrofahrzeuge an die Netzanschlüsse im Niederspannungsnetz, wird mit Hilfe von Lastfluss- und Zuverlässigkeitsberechnungen untersucht, wo die potentiellen Schwachstellen der jeweiligen Mittelspannungs- und Niederspannungsnetze liegen. Mit Hilfe eines Kosten-Nutzen-Vergleichs lässt sich eine optimale Kombination der direkten Netzverstärkungsmaßnahmen in Bezug auf eine Verringerung der mittleren Nichtverfügbarkeit feststellen. Darüber hinaus wird die Einsatzmöglichkeit der Batterien als Speicher zur Bereitstellung der Regelenergie und zum Ausgleich von PV-Prognosefehlern untersucht. Ferner wird die Lebensdauer der Batterie mit Hilfe eines Alterungsmodells im Falle mit und ohne Beitrag zur Systemdienstleistung abgeschätzt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Within the framework of the energy concept, the German Federal Government's goal is to bring six million electric vehicles on the road by 2030. This presents a challenge to the medi-um and low voltage networks. This work examines the influence of private electric vehicles on medium and low voltage networks of a distribution network operator in three different network areas: urban, small town, and rural areas. The various representative low-voltage networks are modeled together with superordinate medium-voltage networks in the network calculation program respectively. One model is developed to simulate household loads, which can be used to generate the load curve according to household size randomly. On the basis of the statistics of the study "Mobility in Germany 2008", one stochastic model was built for the development of the individual daily driving cycles. Considering the influencing factors, among other mobility characteristics, specific energy consumption of each trip, charging options, the load curves of mobile batteries are modeled. The aggregated mean load curves per electric vehicle are determined for different load scenarios. The simul-taneity factor depending on the charging power can be calculated in case of the charging scenario "charging at home". In view of the purchase interest, the network investigation is based on the assumption that the employees are the main users of the electric vehicles with a penetration rate of up to 50%. Through reality-related probabilistic assignment of electric vehicles to grid connections in the low-voltage network, it is objectively examined by load flow and reliability calculations, where are the potential weak points of the respective medium-voltage and low-voltage networks. An optimal combination of direct reinforcement measures to reduce the average non-availability can be established by the cost-benefit comparison. In addition, the application of batteries for providing secondary control energy and balancing photovoltaic forecast errors are investigated. Furthermore, the life expectancy of the battery has been estimated using an aging model in case with and without contribution to the grid service.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Electrical Power Systems
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electrical Power Systems
Date Deposited: 04 Jan 2018 09:43
Last Modified: 04 Jan 2018 09:43
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-71716
Referees: Balzer, Prof. Dr. Gerd and Hanson, Prof. Dr. Jutta
Refereed: 18 October 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/7171
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