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Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) auf Basis von Li-Ionen-Technologie gelten als mögliche Anbieter von Diensten im zukünftigen Stromversorgungssystem. Obwohl die Preise für Li-Ionen-Akkus kontinuierlich sinken, ist es heute immer noch schwierig, mit der Ausübung eines einzigen Dienstes Rentabilität zu erzielen. Der Mehrzweckbetrieb von BESS, um ein sogenanntes “valuestacking” von Diensten zu erreichen, ist daher ein stark diskutiertes Thema in der aktuellen Forschung und Fachliteratur. Mehrfach wurde bereits nachgewiesen, dass ein solcher Mehrzweckbetrieb das Potential birgt, die Rentabilität von BESS enorm zu steigern. Die vorliegende Arbeit untersucht einen solchen Mehrzweckbetrieb und konzentriert sich dabei auf drei Aspekte. Der erste Aspekt betrifft die Charakterisierung von BESS anhand von Messungen, die an einem realen BESS durchgeführt werden, dessen Konstruktion wissenschaftlich begleitet wurde. Der zweite Aspekt betrifft die Identifizierung von Diensten, für die BESS geeignet sind, und eine detaillierte Untersuchung ausgewählter Dienste. Diese detaillierten Untersuchungen basieren auf der Betrachtung der entsprechenden rechtlichen und technischen Anforderungen, Simulationen in Matlab/Simulink und DIgSILENT PowerFactory sowie auf Feldtests, welche für jeden der ausgewählten Dienste am BESS-Teststandort durchgeführt wurden. Der dritte Aspekt betrifft die Untersuchung und mögliche Implementierung eines Mehrzweckbetriebs. Der Mehrzweckbetrieb eines BESS kann in zwei Teile unterteilt werden: die operative Planungsphase und der Echtzeitbetrieb. Während die operative Planungsphase bereits in einigen Studien untersucht wurde, ist die Überführung in einen Echtzeitbetrieb ein selten behandeltes Thema. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Arbeit Konzepte zur Implementierung eines Echtzeit-Mehrzweckbetriebs diskutiert und die Methode der dynamischen Priorisierung vorgeschlagen, die Zielkonflikte während eines Mehrzweckbetriebs löst. Darüber hinaus wird ein Mehrzweckbetrieb für vier ausgewählte Dienste durch Simulation in Matlab/Simulink untersucht und der vorteilhafte Einfluss eines Mehrzweckbetriebs auf die erzielbaren Erlöse nachgewiesen. Zur Charakterisierung von BESS werden mehrere entscheidende Indikatoren zusammengefasst, die zur Erstellung und Parametrierung von Simulationsmodellen benötigt werden. Es wird ein geeignetes Testverfahren vorgeschlagen, mit dem Indikatoren wie die Spannungskurve, der Wirkungsgrad des Umrichters, der tatsächliche Energiegehalt, die tatsächliche Kapazität oder Verluste mithilfe eines einzelnen Tests gemessen werden können. Dieses Testverfahren eignet sich zur Überwachung dieser Indikatoren, indem es nach bestimmten Zeiträumen erneut ausgeführt wird, und liefert dadurch vergleichbare Messergebnisse über die gesamte Lebensdauer des BESS. Aus allen für BESS geeigneten Diensten werden die Dienste Primärregelreserve/Frequency Containment Reserve (FCR), Energiearbitrage, synthetische Schwungmasse, dynamische Netzstützung und Schwarzstart/Inselbildung ausgewählt, um diese detailliert zu betrachten. Insbesondere für FCR werden weiterführende Untersuchungen durchgeführt, die nicht nur das Verhalten bei der Erbringung von FCR analysieren, sondern auch das Verhalten des SoC-Managements, das erforderlich ist, um eine kontinuierliche Bereitstellung von FCR sicherzustellen. Durch die Untersuchung der sogenannten “Freiheitsgrade” für FCR als Methode zur Beeinflussung des SoC ohne die Notwendigkeit von Markttransaktionen wird gezeigt, dass ihre Verwendung den für das SoC-Management erforderlichen Energiebedarf erheblich reduziert. Darüber hinaus wird ein Algorithmus vorgeschlagen, der eine wesentliche Reduktion der Verluste ermöglicht, die während der Bereitstellung von FCR auftreten. Mehrere Messergebnisse von Feldtests illustrieren den erfolgreichen Betrieb zur Bereitstellung von FCR, eines entsprechenden SoC-Managements und des vorgeschlagenen Verfahrens zur Reduktion von Verlusten, welche alle mit dem untersuchten realen BESS implementiert wurden. Für die synthetische Schwungmasse liegt ein Schwerpunkt auf der Untersuchung des Verhaltens möglicher Implementierungen auf der Grundlage von netzfolgenden und netzbildenden Umrichterdesigns. Mithilfe von Electromagnetic Transient (EMT)-Simulationen werden zwei Ansätze unter Verwendung dieser Umrichterdesigns untersucht und verglichen. Auf Basis des netzfolgenden Ansatzes wurde der Dienst einer synthetischen Schwungmasse am realen BESS implementiert. Da die Netzfrequenz als Steuergröße für einen netzfolgenden Ansatz einer synthetischen Schwungmasse dient, ist die Qualität der Frequenzmessung von entscheidender Bedeutung dafür, wie genau das Verhalten einer realen Schwungmasse imitiert werden kann. Entsprechende Feldtests konzentrieren sich auf die Messung des Verhaltens der synthetischen Schwungmasse mit dem Ziel, ein mögliches Testverfahren zum Nachweis der Funktionsfähigkeit einer synthetischen Schwungmasse im Rahmen einer Präqualifikation zu beleuchten. Zur Untersuchung der dynamischen Netzstützung werden EMT- und Root Mean Square (RMS)-Simulationsmodelle erstellt, die einen geeigneten Strombegrenzungsalgorithmus berücksichtigen. Während das in Matlab/Simulink erstellte EMT-Simulationsmodell das genaue Zeitverhalten eines Umrichters bei Fehlern gemäß den aktuellen Gridcodes reproduzieren kann, stellt das in DIgSILENT PowerFactory erstellte RMS-Simulationsmodell eine Vereinfachung der EMT-Version dar, welches in das Modell eines Netzabschnitts integriert ist und für Berechnungen zur Planung entsprechender Feldtests verwendet wird. Die Messergebnisse dieser Feldtests werden verwendet, um das Gridcode-konforme Verhalten des BESS hinsichtlich der dynamischen Netzstützung basierend auf erzwungenen symmetrischen sowie unsymmetrischen Kurzschlüssen zu validieren. Zudem werden diese Messergebnisse verwendet, um das Gridcode-konforme Verhalten hinsichtlich der Anforderungen an die Fault-Ride Through-Fähigkeit zu validieren. Die Durchführung eines Schwarzstarts und der Betrieb eines Inselnetzabschnitts, eines sogenannten Microgrids, werden ebenfalls mithilfe eines Feldtests am realen BESS demonstriert. Die entsprechende Vorbereitung dieses Feldtests erfolgt mit Hilfe von EMT-Simulationen. In den Feldtests werden ein erfolgreicher Schwarzstart eines Microgrids demonstriert und die dynamischen Fähigkeiten des nachfolgenden Betriebs des Microgrids über Wirk- und Blindleistungssprünge untersucht. Darüber hinaus werden Windkraftanlagen während der Feldtests mit dem Insel-Microgrid synchronisiert, um die Möglichkeiten eines Inselbetriebs mit Unterstützung von regenerativen Einspeiseanlagen zu studieren, welcher eine länger andauernde Versorgung eines Microgrids während einer Störung des überlagerten Netzes ermöglichen könnte. Eine frequenzbasierte Steuerkurve wird vorgeschlagen und getestet, um die Leistung der Windkraftanlagen zu begrenzen und damit eine Überlastung bzw. Überladung des BESS zu verhindern. In Bezug auf den Mehrzweckbetrieb von BESS wird ein neuartiges mathematisches Gerüst vorgeschlagen, in dem mehrere Dienste und ihre Interaktion unter Berücksichtigung des Konzepts der dynamischen Priorisierung zur Behandlung von Konflikten beschrieben werden. Es werden verschiedene Anwendungen vorgestellt, um das Verhalten des Konzepts unter normalen und außer gewöhnlichen Netzbedingungen zu demonstrieren. Der Mehrzweckbetrieb von BESS wird mittels Langzeitsimulation in Matlab/Simulink für die Dienste FCR, Energiearbitrage, Blindleistungsbereitstellung und SoC-Management untersucht. Die entsprechenden Ergebnisse belegen die Steigerung der erzielbaren Einnahmen durch die gleichzeitige Erbringung dieser Dienste im Vergleich zu ihrer alleinigen Bereitstellung. Da die gleichzeitige Bereitstellung auch mit einer erhöhten Belastung des BESS verbunden ist, wird berücksichtigt, dass ein Kompromiss zwischen steigenden Einnahmen und der Begrenzung der Auswirkungen auf die zyklische Alterung getroffen werden muss, um durch einen Mehrzweckbetrieb eine entsprechende Rentabilität zu erzielen., Battery Energy Storage System (BESS) based on Li-Ion technology are considered to be one of the possible providers of services in the future power system. Although prices for Li-Ion batteries are declining continuously, it is still difficult to achieve profitability from a single service today. Multi use operation of BESS to reach a so-called “value-stacking” of services is therefore a hotly debated topic in literature since such an operation holds the potential to increase profitability dramatically. This thesis investigates such a multi-use operation and focuses on three aspects. The first aspect relates to the characterization of BESS based on measurements that are carried out at a real BESS, the construction of which was scientifically accompanied. The second aspect relates to identifying services BESS are suitable to provide and a detailed examination of a selection of these services. This detailed examination is done based on investigations of corresponding legal and technical requirements, simulations in Matlab/Simulink and DIgSILENT PowerFactory, as well as field tests carried out at a real BESS for each of these selected services. The third aspect relates to the investigation and possible implementation of a multi-use operation. The multi-use operation of a BESS can be divided into two parts: the operational planning phase and the real-time operation. While the operational planning phase has been examined in many studies, there seems to be a lack of discussion for the real-time operation. For this reason, concepts for implementing a real-time multi-use operation are discussed and a procedure called dynamic prioritization is proposed, which resolves conflicts of functions during multi-use operation. Furthermore, a multi-use operation for a selection of four services is investigated by simulation in Matlab/Simulink and proves the beneficial influence of stacking services regarding achievable revenues. To characterize BESS, several decisive indicators are summarized that are useful for the creation and parameterization of simulation models. A suitable test procedure that allows measurement of indicators such as the voltage curve, the converter efficiency, actual energy content, actual capacity or losses within a single test is proposed. This test procedure is suitable to monitor these indicators throughout the lifetime of the BESS by rerunning it after certain time periods and delivers comparable measurement results. From all identified services for which BESS are assumed to be suitable, the services Frequency Containment Reserve (FCR), energy arbitrage, synthetic inertia, dynamic voltage support and black-starting/islanding are selected to be examined in more detail. For FCR in particular, advanced investigations are carried out that not only examine the behavior of the provision of FCR, but also the behavior of the State of Charge (SoC)-management required to ensure continuous pro vision of FCR. By examining the so-called “degrees of freedom” for FCR, as a method of influencing the SoC without the need for market transactions, it is shown that their use significantly reduces the energy required for SoC-management. Furthermore, an algorithm is proposed which allows a substantial reduction of the losses that occur during the provision of FCR. Several measurement results from field tests illustrate the successful operation for the provision of FCR, a corresponding SoC-management and the proposed method for reducing losses, all of which were implemented at the real BESS. For the service synthetic inertia, an emphasis is placed on studying the behavior of possible implementations using grid-following and grid-forming converter designs that are investigated and compared using Electromagnetic Transient (EMT) simulations. A grid-following approach for realizing synthetic inertia was implemented in the real BESS. A strong dependence on the quality of the frequency measurement used as input for this service of this grid-following approach is identified as the most relevant issue that prevents ideal imitation of the behavior of vii Abstract real inertia. Corresponding field tests focus on the measurement of the behavior of synthetic inertia based on the actual grid frequency with the foresight of how tests can be carried out in the future to prequalify the service synthetic inertia. For the investigation of the service dynamic voltage support EMT and Root Mean Square (RMS) simulation models are created that take into account an appropriate current limitation algorithm. While the EMT simulation model created in Matlab/Simulink is able to reproduce the exact time behavior of a converter during faults according to the latest grid codes, the RMS simulation model created in DIgSILENT Power Factory represents a simplification of the EMT version that is integrated in the model of a grid section, which is used for calculations to plan corresponding field tests. The measurement results of these field tests are used to validate the grid code conform behavior of the BESS regarding dynamic voltage support based on forced symmetrical as well as asymmetrical short-circuits at different locations. At the same time these measurement results are used to validate the grid code conform behavior regarding fault ride through requirements. The services of black-starting and operating an islanded grid section, a so-called Microgrid, are also demonstrated in the field. The corresponding preparation of this field test is carried out with the help of EMT simulations. A successful black-start of a Microgrid is demonstrated in the field tests. The dynamic capabilities of the subsequent operation of the Microgrid are investigated via active and reactive load-steps. Furthermore, wind-turbines are synchronized to the islanded Microgrid during the field tests in order to demonstrate the possibility of operating an islanded Microgrid for a longer duration. A frequency-based control curve is proposed and tested in order to limit the power output of the wind-turbines to prevent the BESS from being overloaded. Regarding multi-use operation of BESS, a novel mathematical framework is proposed to describe several services and their interaction, considering the concept of dynamic prioritization capable of resolving conflicts of services. Several applications are presented in order to demonstrate the behavior of the concept during normal and abnormal grid conditions. The multi-use operation of BESS is investigated via long-time simulation in Matlab/Simulink for the services FCR, energy arbitrage, reactive power provision and SoC-management. The corresponding results prove the increase of achievable revenues by stacking any of these services compared to their sole provision. Since the stacked provision is also coupled with an increased stress of the BESS, it is taken into account that there is a trade-off between increasing revenues and limiting the effects on cyclic aging in order to reach optimal profitability by a multi-use operation.