Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

6.4 Kritische Grenzwerte der Elektrofahrzeug-Integration im Verteilnetz
Da aufgrund der Spitzenlast im untersuchten Verteilnetz, wie im Abschnitt zuvor beschrieben,
von 145 Personen und 60 Fahrzeugen in ebendiesem Verteilnetz ausgegangen wird,
liegt die durchschnittlich erwartbare Anzahl von xEV im Jahr 2020 zwischen 1 und 2 xEV und
im Jahr 2030 zwischen 8 und 11 xEV. Hochgerechnet auf die Gesamtheit der Fahrzeuge im
untersuchten Verteilnetz ergibt sich eine prognostizierte durchschnittliche xEV-Durchdringung
von 3% im Jahr 2020 und 18% im Jahr 2030.
Diese xEV-Durchdringung weicht damit etwas von den in NET-ELAN sonst verwendeten
2,2 % im Jahr 2020 und 12,6 % im Jahr 2030 ab. Hintergrund ist, dass man bei der Betrachtung
einzelner Verteilnetzbereiche davon ausgehen muss, dass es zu gewissen Abweichungen
zum bundesdeutschen Durchschnitt kommen kann, weil zum Beispiel ein höherer Wohlstand
in einem Stadtviertel sich erhöhend auf die EV-Durchdringung auswirklen könnte. Um
die ermittelten Ergebnisse gegen solche Häufungen robuster zu machen, wurde diese leichte
Erhöhung im Modell implementiert.
6.4.3 Analyse der Spannungsqualität bei ungesteuertem Laden
6.4.3.1 Vorstellung der verwendeten Software
Die bezüglich der Niederspannungsebene ermittelten Ergebnisse basieren auf Modellen in
den Programmen PSCAD und MATPOWER. In Ersterem wurden die Berechnungen zur
Analyse der Oberschwingungen und der Asymmetrie durchgeführt, da es die hierfür notwendige
dreiphasige Abbildung des Referenznetzes ermöglicht. Diese Analysen erfolgten in Kooperation
mit der Projekt MERGE [Project MERGE, 2012]. Zur Analyse des Spannungsfalls
wurde das Referenznetz in MATPOWER modelliert. In diesem Modell wird von einer symmetrischen
Verteilung der Lasten ausgegangen, da es nur eine Phase des Netzes repräsentiert.
6.4.3.2 Tolerierbarer Oberschwingungsanteil von Ladestationen
In diesem Abschnitt werden die in 6.4.1 vorgestellten Stromoberschwingungen untersucht.
Ziel ist es, eine Aussage zu erhalten, in welchem Maße Ladestationen während der Ladung
zur Erzeugung von Oberschwingungen beitragen, und ob der nach DIN EN 50160 festgelegte
Grenzwert durch die Ladestationen überschritten wird. Es wird davon ausgegangen, dass
sich das System in normalem und ausbalanciertem Zustand befindet. Die elektrischen Fahrzeuge
sind gleichmäßig auf alle drei Phasen verteilt [IEEE Industry Applications Society,
1993]. Die Ladestationen als Emitter der in das Netz injizierten Stromoberschwingungen sind
durch Stromquellen gleichen Betrags, Frequenz und Phase für jede Ordnung repräsentiert.
Im Modell wurden nur ungerade Ordnungszahlen bis zur 25. Ordnung betrachtet.
Da keine Kondensatoren im System modelliert sind, tritt keine Resonanz auf. Kabel im System
sind als Reihenimpedanz aus resistiven und induktiven Elementen dargestellt. Bedingt
durch die kurzen Kabellängen kann der kapazitive Leitungsbelag vernachlässigt werden. Zur
Vereinfachung ist in der Modellierung und Simulation die Dämpfung der Oberschwingungen
nicht berücksichtigt. Eine Dämpfung von harmonischen Oberschwingungen kann durch das
Teilen einer gemeinsamen Quellimpedanz an allen beteiligten leistungselektronischen Komponenten
im System erfolgen. Die Quellimpedanz, welche den Ausgang des elektronischen
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