Publisher DOI: 10.1007/s00502-021-00931-z
Title: Nutzenbasierte Betriebsführung von Niederspannungs-Verteilnetzen mittels Online-Optimierung
Language: German
Authors: Ipach, Hanko 
Fisser, Leonard  
Becker, Christian
Timm-Giel, Andreas  
Keywords: 450 MHz LTE;distributed energy resources;optimal power flow;smart grid
Issue Date: 2021
Source: Elektrotechnik und Informationstechnik : (2021) (in press; CC BY 4.0)
Journal: Elektrotechnik und Informationstechnik 
Abstract (german): 
Wir stellen einen Betriebsführungsregler für Niederspannungsnetze vor, der eine Vielzahl dezentraler Energieanlagen (DEA) in Echtzeit koordiniert, um die Nutzung der erneuerbaren Energieerzeugung zu maximieren. Der Regler verwendet ein LTE-Funknetzwerk, das die DEA mit dem Verteilnetzbetreiber verbindet. In unserem Ansatz werden den DEA Nutzenfunktionen zugewiesen und die Nutzenmaximierung wird als Optimierungsproblem formuliert. Das Optimierungsproblem wird durch einen iterativen Algorithmus gelöst, der inkrementelle Anpassungen der Leistungssollwerte der DEA in Richtung des Optimums vornimmt. Um den Netzzustand im Optimierungsprozess zu berücksichtigen, wird dabei eine Netzzustandsschätzung verwendet. In der Simulation eines Anwendungsfalls demonstrieren wir die Anwendbarkeit und identifizieren Vorteile unseres Ansatzes im Vergleich zu einem etablierten Optimal-Power-Flow-Verfahren. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Evaluation der Kommunikationslaufzeit sowie der Umsetzbarkeit des benötigten Kommunikationsnetzes, da der iterative Ansatz eine hohe Kommunikationslast bedingt.
Abstract (english): 
We present an operation management controller for low voltage (LV) grids that coordinates a multitude of distributed energy resources (DER) in real time to maximize the utilization of renewable energy production. It utilizes an LTE radio network that connects the DERs to the distribution system operator. In our approach, utility functions are assigned to the DERs, and the utility maximization is formulated as an optimization problem. The optimization problem is solved by an iterative algorithm that performs incremental updates of the DER power set values to achieve the optimum. In order to take the state of the grid in the optimization process into account, the state of the grid is estimated. During the simulation of a use case, we demonstrate the applicability and identify the benefits of our approach compared to an established optimal power flow (OPF) method. Particular emphasis is put on evaluating the communication delay and feasibility of the required communication network, as the iterative approach leads to a high communication load.
URI: http://hdl.handle.net/11420/11066
ISSN: 0932-383X
Institute: Kommunikationsnetze E-4 
Elektrische Energietechnik E-6 
Document Type: Article
Project: Optimale Nutzung Regenerativer Energien in Niederspannungsverteilnetzen 
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