Multifunktionaler Einsatz von Batteriespeichern in elektrischen Verteilnetzen

Der zunehmende Bedarf an Flexibilisierungsmoglichkeiten des elektrischen Energiesystems ist als direkte Folge des strukturellen Systemwandels zu sehen. Veranderungen in allen drei Bereichen des Stromnetzes (Erzeugung, Verbrauch, Transport) fuhren zu einer wachsenden Volatilitat des Energieflusses, welche durch geeignete Masnahmen aufgefangen werden muss. Wahrend netzbasierte Energieuberschusse vor allem durch Netzausbau und konventionelle Netzfuhrung ausgeglichen werden konnen, verlangen marktbasierte Uberschusse mit zunehmendem Volatilitatsgrad in der Erzeugung nach Moglichkeiten der zeitlichen Verschiebung. Die Nutzung neuartiger Energiespeichertechnologien, wie Batteriespeichersysteme, ist einerseits notwendig auf Grund des fehlenden Ausbaupotentials konventioneller Pumpspeicher, aber andererseits auch mit Unsicherheiten angesichts fehlender Betriebserfahrungen im grostechnischen Einsatz und den aktuell noch hohen Investitionskosten verbunden. Die vorliegende Arbeit betrachtet den Einsatz von Batterieenergiespeichern (BES) im elektrischen Verteilnetz und ist dabei in die komplexe Auslegung und Betrieb unter jeweils verschiedenen Optimierungszielen aufgeteilt. Dies beginnt mit der Analyse der regulatorischen Rahmenbedingungen und der darauf aufbauenden Betrachtung potentieller Anwendungsfalle. Durch die Kombination unterschiedlicher Modellierungsansatze auf Zellund Batteriesystemebene wurde anschliesend die Grundlage fur die Bewertung ausgewahlter Anwendungsfalle aus verschiedenen Gebieten sowie deren moglicher Kombination mit Zusatzanwendungen geschaffen. Des Weiteren wurde mit Hilfe eines modifizierten Zyklenzahlverfahrens sowie einer auf Messwerten basierenden Wichtung entsprechend der Zyklierungstiefe ein Modell zur Nachbildung der Alterungseffekte fur BES konzipiert und umgesetzt. Die Szenarien werden hinsichtlich Wirtschaftlichkeit unter Beachtung der genannten Aspekte bewertet. Die theoretischen Analysen werden anschliesend im Vergleich zu einem realen Feldtest unter Nutzung einer 1 MW / 0,5 MWh-Referenzanlage betrachtet und der Speichereinsatz bewertet. Abschliesend wird ein Ansatz zur Bestimmung eines online BES-Zustandsindizes, welcher auf einfachen Betriebsdaten beruht und weder zusatzliche Messdaten benotigt, noch den laufenden Betrieb beeinflusst, vorgestellt.