Aufgrund von ökologischen und ökonomischen Anreizen steigt die Verbreitung dezentraler Energieressourcen weltweit. Das Konzept Microgrid (MG) wird als vielversprechende Lösung für den Umgang mit der großen Menge an verteilten Energieressourcen eingeschätzt. Im Prinzip enthält ein MG verschaltete Lasten, Speicher und dezentrale Energieressourcen und kann sowohl im netzgekoppelten als auch im Insel-Modus betrieben werden. In dieser Arbeit wird ein Regelungskonzept für MGs sowohl im netzgekoppelten als auch im Insel-Modus vorgestellt. Dieses Konzept besteht aus einem verteilten Energiemanagementsystem (EMS) und einem vollständig dezentralen Primärregelsystem.
Das verteilte EMS basiert auf einem preisbasierten modellprädiktiven Regelungsansatz, bei dem ein sogenannter Market-Maker (MM) eingeführt wird, um die Stromverbraucher, Ressourcen und Speicher innerhalb eines MG zu koordinieren. Die Entscheidungen über die Verbrauchs-, Produktions- und Ladestrategie werden an jeden Stromendbenutzer verteilt, während der MM den Strombedarf von jedem Endnutzer sammelt und einen Verhandlungsprozess einleitet, falls die Netzwerkanforderungen oder das Gleichgewicht der Leistung verletzt wird. Der Strompreis würde, abhängig von den Netzwerkbedingungen, zu einem neuen Punkt bzw. einer neuen Sequenz konvergieren, und somit ein Kompromiss für alle Parteien gefunden werden können.
Das dezentrale Primärregelsystem basiert auf dem H-infinity-optimalen Regelungsansatz. Hierzu wird ein Netzwerkmodell mit schneller Dynamik erstellt. Die H-infinity-Norm der Kanäle, die von den Störungen auf die vordefinierten Bewertungsausgänge abbilden, wird minimiert, indem die Regelparameter kollektiv festgelegt werden. Insbesondere im Insel-Modus lässt sich das Regelgesetz für Wechselrichter mit einem Tiefpassfilter erster Ordnung als Nachahmung der klassischen Synchrongeneratordynamik mit Trägheit interpretieren. Durch die Abstimmung der virtuellen Trägheiten von Wechselrichtern kann ein besseres dynamisches Systemverhalten erreicht werden. | German |