ISBN 978-3-8439-4977-4

978-3-8439-4977-4, Reihe Energietechnik

Melanie Hoffmann
Model-Based Systems Engineering for Offshore HVDC Grid Integration Systems

167 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wird ein schrittweiser Leitfaden für die Entwicklung von Hochspannungs-Gleichstrom Übertragsungs (HGÜ) Systemen auf der Grundlage des Model-Based Systems Engineering (MBSE) entwickelt, um den Systementwurf durch einen interdisziplinären und modellbasierten Ansatz zu verbessern. Dieser Ansatz führt zu einem detaillierten Verständnis der Systemelemente und ihrer Wechselwirkungen innerhalb und außerhalb des HGÜ-Systems. Das Ergebnis für die Fallstudie bestehend aus drei Offshore Windparks ist eine HGÜ Konfiguration aus zwei symmetrischen Monopolen, die im Fehlerfall eines Monopols als HGÜ Multi-Terminal System zusammengeschaltet werden können. Diese Anordnung wird als die bevorzugte Architektur für die Fallstudie und die Annahmen identifiziert. Der Umrichter Transformator wird als Beispiel gewählt, um die Identifizierung der Anzahl und des Typs der Komponenten als Teil des Systems Engineering Prozesses zu zeigen. Fachspezifische Modelle und Simulationen liefern Details für das Design. Am Ende des Systementwurfs stellt das SysML Modell eine detaillierte Spezifikation des HGÜ Systems dar und ersetzt damit viele Spezifikationsdokumente. Der Vorteil des entwickelten SysML Modells besteht darin, die Entwurfsanalyse zu erleichtern und die Auswirkungen von Änderungen von Anforderungen oder der Systementwicklungsumgebung auf den Systementwurf zu ermitteln. Die SysML und disziplinspezifischen Modelle ermöglichen die Verifikation von Anforderungen wie der Verfügbarkeit, die einen hohen Einfluss auf die Stromgestehungskosten hat und als Bewertungskriterium auf System- und Komponentenebene verwendet wird. Auch das Validierungsverfahren wird vorgestellt. Auf der Grundlage des vorgeschlagenen Ansatzes für die Entwicklung von HGÜ Übertragungssystemen wird das Potenzial für die Erweiterung der Methodik für Energiesysteme im Allgemeinen vorgestellt, um die Realisierung der Energiewende mit erneuerbaren Energiequellen zu unterstützen.