Eine analytische Methode zur Dimensionierung von Energiespeichern in Mikronetzsystemen, um den Verbrauch erneuerbarer Energien zu maximieren und ungenutzte Speicherkapazitäten zu minimieren

Dieses Papier präsentiert eine neuartige analytische Methode zur optimalen Dimensionierung von Energiespeichern in Mikronetzsystemen. Die Methode hat schnelle Berechnungsgeschwindigkeiten, berechnet das exakte Optimum und verarbeitet nicht-lineare Modelle. Zuerst wird ein zeitliches Speicherprofil der gespeicherten Energie konstruiert, basierend darauf, wie der Speicher in Reaktion auf die Erzeugung erneuerbarer Energien und die Lastnachfrage auflädt und entlädt. Der Speicher wird entsprechend der größten kumulativen Aufladung oder Entladung im Profil dimensioniert. Im Wesentlichen stellt das Speicherprofil dar, wie der Speicher in einem bestimmten System genutzt wird, und die Methode dimensioniert den optimalen Speicher, um dieses Profil zu maximieren, sodass die Nutzung des Speichers maximiert und ungenutzter oder verschwendeter Speicher eliminiert wird. Die Maximierung der Speichernutzung maximiert auch den Verbrauch erneuerbarer Energien und minimiert die Lastabwurf, da die Speichernutzung den zeitlichen Transfer von Energie von erneuerbarer Erzeugung zur Lastnachfrage darstellt. Die vorgeschlagene Methode wird iterativ erweitert, um die Energiespeichergrenzen, Leistungsgrenzen und Energieverluste zu berücksichtigen. Zwei Fallstudien zu Solar-Batterien demonstrieren die Methode. Die erste Studie zeigt, dass optimal dimensionierter Speicher keine verschwendete Kapazität aufgrund von Überdimensionierung hat, noch Energiemängel aufgrund von Unterdimensionierung verursacht. Die zweite Fallstudie zeigt, dass die Erhöhung der Speichergröße die marginale Steigerung der durch den Speicher bereitgestellten Energie verringert, was auf einen abnehmenden Ertrag hinweist. Die Schwellenwerte für abnehmende Erträge werden durch die größten täglichen und jährlichen Speicherkonzepte definiert. Das Ergebnis zeigt, dass das größte tägliche Konzept nur 3 % der Speicherkapazität des jährlichen Designs erfordert, aber 80 % der vom jährlichen Design bereitgestellten Energie liefert. Die vorgeschlagene Methode kann als Entscheidungsunterstützungstool für Energieanalysten verwendet werden, um die erforderliche Speicherkapazität zu bestimmen, wenn sie mit bekannter erneuerbarer Erzeugung und Lastnachfrage gekoppelt wird.