In den letzten zehn Jahren hat sich in vielen Ländern der Welt durch die Integration erneuerbarer Energiequellen eine rasche Umgestaltung der Stromnetze vollzogen. Der damit verbundene Anstieg der unregelmäßigen Stromerzeugung und des Stromverbrauchs zwingt die Netzbetreiber jedoch dazu, die daraus resultierenden Stromschwankungen auszugleichen. Batteriespeichersysteme sind prädestiniert für die reibungslose Integration erneuerbarer Energiequellen, erfordern aber ein entsprechendes Energiemanagement.

Die Forschung in diesem Bereich hat eindeutig festgestellt, dass eine koordinierte Steuerung einen wesentlichen Beitrag zum zuverlässigen Betrieb von Energiespeichersystemen und damit des Stromnetzes leistet. Die Entwicklung von Batteriespeichersystemen erfordert Betriebsstrategien zur effizienten Steuerung des Leistungsflusses bei sich schnell und kontinuierlich ändernden Leistungsanforderungen. Daher zielt diese Arbeit darauf ab, die Potenziale und Empfindlichkeiten von Leistungsflusssteuerungsstrategien für heterogene Batteriespeichersysteme in verschiedenen Anwendungen und Systemdesigns zu identifizieren, zu quantifizieren und zu bewerten. Darüber hinaus soll eine vielseitige Leistungsflusssteuerungsstrategie für Batterie-Energiespeichersysteme entwickelt werden. Das experimentelle Forschungsdesign wurde verwendet, um die kausalen Beziehungen zwischen den Eingängen und den Ausgängen von heterogenen Batterie-Energiespeichersystemen zu analysieren. In diesem Zusammenhang wurde ein methodischer Rahmen entwickelt, der ein validiertes Simulationsmodell eines Batterie-Energiespeichersystems und Methoden zur systematischen Bewertung und Visualisierung dieser kausalen Beziehungen für verschiedene Leistungsflusssteuerungsstrategien und Anwendungen umfasst.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Trade-offs zwischen den Zielindikatoren "Leistung", "Effizienz" und "Lebensdauer" genau quantifiziert werden können. Darüber hinaus wurden die einzelnen Einflüsse der Leistungsflussregelungsstrategien und Anwendungen auf die Zielindikatoren analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass z.B. ein heterogenes Batterie-Energiespeichersystem die Lebensdauer der Batterien in Abhängigkeit von der angewandten Leistungsflussregelungsstrategie unterschiedlich beeinflussen kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die angewandte Leistungsflusssteuerungsstrategie, das Systemdesign und die Anwendung wesentliche Faktoren sind, die beim Betrieb heterogener Batterie-Energiespeichersysteme zu berücksichtigen sind.

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