Active Distribution Grids (Vorlesung)

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Umfang2 SWS
SemesterWintersemester 2021/22
UnterrichtsspracheEnglisch
TermineSiehe TUMonline

Lernziele

Nach dem Besuch des Kurses sind die Studierenden in der Lage, - Herausforderungen zu Planung- und Betrieb eines Verteilnetzes zu beschreiben. - mit MATLAB einfache dynamische Modelle eines Microgrids zu erstellen. - Lastflussanalysen durchzuführen. - Regler für den Betrieb von leistungselektronik-basierten Mikronetzen zu entwerfen.

Beschreibung

Verteilnetze sind aufgrund der sich ändernden Energiepolitik wichtiger denn je, da der steigende Anteil an erneuerbaren Energien auf Verbraucherseite und das Aufkommen von intelligenten leistungselektronischen Geräten nun einen bidirektionalen Leistungsfluss ermöglichen. Um das sogenannte „Active Distribution Grid“ zu verstehen, muss zu nächst erarbeitet werden, wie Verteilnetze traditionell geplant, dimensioniert und betrieben werden. Anschließend wird der Blick auf Microgrid-Konzepte erweitert und erläutert, wie dies die konventionellen Paradigmen verändert. Der Modellierung der einzelnen Komponenten und die unterschiedlichen Philosophien für die Steuerung eines Microgrids werden untersucht. In bereitgestellten Übungen werden die in den Vorlesungen erläuterten Methoden vertieft. Einige dieser Übungen enthalten MATLAB-Aufgaben, welche einen größeren Bezug zur konkreten Anwendbarkeit herstellen.

Inhaltliche Voraussetzungen

Grundkenntnisse in: - Elektrischen Energieversorgungssystemen, Synchronmaschinen, ausgeglichener Lastfluss - Leistungselektronik, Zustandsraummodellierung, Rückkopplungsregler - MATLAB (erforderlich), LabVIEW (vorteilhaft)

Lehr- und Lernmethoden

Die Vorlesung besteht hauptsächlich aus Präsentationen des Dozenten. Die Folien werden den Studierenden vor der Vorlesung in Moodle zur Verfügung gestellt. Die Tafel wird verwendet, um einige einfache Berechnungen durchzuführen. Die Übungen für die Tutorials werden ebenfalls vor jedem Tutorial auf Moodle hochgeladen. Es wird erwartet, dass die Studierenden versuchen, die Übungen selbst zu lösen - vorzugsweise in Teams, bevor diese vom Übungsleiter besprochen wird. Eine Musterlösung wird ebenfalls zur Verfügung gestellt. Die Tutorials erfordern die Teilnahme der Studierenden und es wird empfohlen, Laptops / Tablets mitzubringen, um den Programmcode auszuführen. Außerdem werden Foren in Moodle als Plattform verwendet, auf der die Studierenden Fragen stellen und Antworten sowohl von den Dozenten als auch von den anderen Studierenden erhalten können. Zusätzliche Funktionen von Moodle (z. B. Quiz) werden eventuell verwendet, um die Studierenden beim Verständnis des Inhalts der Vorlesungen zu unterstützen. Die Studierenden erhalten Hausaufgaben, für welche MATLAB erforderlich ist. Ein letzter Teil der Vorlesung wird im CoSES-Labor als Gruppenarbeit (3-4 Studenten) durchgeführt. Die Studierenden erhalten vorinstallierte Computer für diesen Teil.

Studien-, Prüfungsleistung

Die Modulprüfung besteht aus einer schriftlichen Prüfung, die 90 Minuten dauert. Sie überprüft, ob die allgemeinen Konzepte der Planung und des Betriebs aktiver verteilter Netze verstanden werden. Ein Teil der Prüfung besteht aus Rechenaufgaben, bei welchen die in den Vorlesungen vermittelten Konzepte auf einfache Beispiele angewendet werden. Diese Prüfung wird benotet. Die Studierenden erhalten Hausaufgaben, die entweder allein oder in kleinen Gruppen gelöst werden können. Die Hausaufgaben erfordern zum Teil das Programmieren von Codeabschnitten in MATLAB. Für die fristgerechte Einreichung alle wird in der Gesamtnote ein Bonus von 0,3 gewährt.

Empfohlene Literatur

Turan Gönen, Electric Power Distribution Engineering, 2015, CRC Press William H. Kersting, Distribution System Modeling and Analysis, 4th Ed., 2017, CRC Pres Microgrid Stability Definitions, Analysis, and Modeling, IEEE PES Task Force Report

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