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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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DISSERTATIONEN würde,

DISSERTATIONEN würde, realisiert werden kann. Die Vorgabe von Effizienzsteigerungsvorschriften allein auf Basis des Ergebnisses der Grundsatzplanung ohne Beachtung der Übergangskosten auf dem Weg zu effizienteren Netzstrukturen ist somit nicht zulässig. Gleichzeitig wird bei ausschließlicher Betrachtung der Zielnetze das minimal realisierbare, langfristig wirksame Kostenreduktionspotenzial unterschätzt, da das Zielnetz mit den höchsten annuitätischen Kosten für ein Extremszenario unsicherer Randbedingungen mit geringer Eintrittswahrscheinlichkeit ermittelt wurde. 380/110-kV-Station 110/20-kV-Station 20-kV-Station 110-kV-Stromkreis 20-kV-Stromkreis Bild 8: Netzzustand am Ende des Optimierungszeitraums 30 Mio. EUR/a Annuitätische Netzkosten 10 -17,5% -16% 0 Basisnetz ZN 1 ZN 2 Verluste 110-kV-Leitungen 110-kV-Schaltanlagen -10,8% -9,6% -10,2% ZN 3 ZN 4 Erreichter Netzzustand 110/20-kV-Transformatoren 20-kV-Betriebsmittel Bild 9: Annuitätische Kosten der unterschiedlichen Netzzustände 5 Zusammenfassung Der im regulierten Elektrizitätsmarkt steigende Druck auf die Netzbetreiber, Effizienzsteigerungspotenziale zu identifizieren und zu nutzen, führt zu einer Überprüfung der bisherigen Netzplanungspraxis. Zusammen mit den durch die Liberalisierung gestiegenen Unsicherheiten der Netzplanung erhöht sich die Notwendigkeit, rechnergestützte Optimierungswerkzeuge bei der Planung elektrischer Netze einzusetzen. Mit den existierenden Verfahren zur Grundsatzplanung elektri- scher Netze kann nicht der optimale Entwicklungspfad für bestehende Netze ermittelt werden. Die Anwendung derartiger Verfahren – beispielsweise in einer Referenznetzanalyse – erlaubt daher auch keine Aussagen über das tatsächlich realisierbare Kostenreduktionspotenzial der Netzbetreiber. Existierende Verfahren für diese Fragestellung sind aufgrund hoher Rechenzeiten nicht für praxisübliche Planungsaufgaben geeignet. Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Verfahrens zur Ausbauplanung elektrischer Netze mit handhabbarer Rechenzeit. Das in dieser Arbeit entwickelte Verfahren ermittelt Wenn/Dann-Beziehungen zwischen unsicheren Ereignissen und Planungsprojekten. Diskrete Zeitpunkte, an denen Planungsprojekte durchgeführt werden sollten, müssen somit nicht mehr ermittelt werden, was einen praxisgerechten Einsatz des Verfahrens ermöglicht. Durch die Kombination des Ameisenalgorithmus mit anderen heuristischen Optimierungsverfahren wird ein effizienter, iterativer Algorithmus entwickelt, der in wenigen Iterationen Lösungen in der Nähe des absoluten Optimums findet. Exemplarische Untersuchungen belegen die Funktionsfähigkeit des Verfahrens. Zusätzliche, in dieser Arbeit durchgeführte Sensitivitätsanalysen zeigen seine Leistungsfähigkeit. Zusammen mit existierenden Verfahren zur Grundsatzplanung elektrischer Netze wird mit dem neu entwickelten Verfahren die vollständige, objektive Lösung praxisüblicher Planungsaufgaben erstmalig möglich. 6 Literatur [1] Maurer, Ch.; Fritz, W. Modell- und Vergleichsnetzanalyse – Anwendungsbeispiele für Strom- und Gasnetze e/m/w – Zeitschrift für Energie, Markt, Wettbewerb 1, 2006, S. 22-25 [2] Sengbusch, K. v. Einfluss von Planungsunsicherheiten auf die Ausbaustrategie von 110-kV-Netzen Dissertation, RWTH Aachen Aachener Beiträge zur Energieversorgung, Bd. 88, Klinkenberg Verlag, Aachen, 2002 [3] Hanuscheck, R. Investitionsplanung auf der Grundlage vager Daten Dissertation, Johann Wolfgang Goethe- Universität Frankfurt Schulz-Kirchner Verlag, 1986, Frankfurt [4] Stützle, Th.; Dorigo, M. ACO Algorithms for the Quadratic Assignment Problem New Ideas in Optimization, McGrawHill, 1999 42 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

Automatisierte Grundsatzplanung von Mittelspannungsnetzen Automatic Long-Term Planning of Medium-Voltage Systems Dr.-Ing. Xiaohu Tao xiaohu.tao@iaew.rwth-aachen.de DISSERTATIONEN Mit Arbeitsaufnahme der Bundesnetzagentur und Einführung einer anreizbasierten Entgeltregulierung erhöht sich der Kostendruck auf die Verteilungsnetzbetreiber. Bei der Erschließung von Kosteneinsparpotenzialen können mit rechnerbasierten Optimierungsverfahren generierte Netze wichtige Erkenntnisse liefern. Sie können nicht nur als langfristig anzustrebende Netzstrukturen und somit als Zielvorgabe für die nachgelagerte Ausbauplanung, sondern auch als objektiver Bewertungsmaßstab für einen unternehmensinternen und unternehmensübergreifenden Effizienzvergleich eingesetzt werden. Angesichts der großen Bedeutung der 20(10)-kV-Netze für Netzkosten und Versorgungsqualität ist die Ermittlung von Referenznetzen für die 20(10)-kV-Ebene notwendig. Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Verfahrens für die Grundsatzplanung von 20(10)-kV-Netzen, das alle relevanten Randbedingungen und Freiheitsgrade betrachtet und kostengünstige Zielnetze auch unter Beachtung von Zuverlässigkeitsnebenbedingungen ermitteln kann. Exemplarische Anwendungen auf reale Versorgungsaufgaben zeigen die Leistungsfähigkeit und Funktionalität dieses Verfahrens. In the liberalised European electricity markets the network operators are still monopoly companies due to the natural monopoly of electric networks. To increase the competition between network operators and to check the usage of system fees, the German Federal Network Agency was set up in 2005. It is expected that the cost pressure on network companies will increase further. It is necessary for the network companies to reduce the costs through some measures, such as check of the efficiency and restructure of existing networks. “Green Field” based long-term network planning can provide not only a reference network for the efficiency analysis, but also a target network for the restructure measures. Computer-aided network planning tools are needed. Since years there has been many research work on the long-term planning of High-Voltage networks [3]. Only a few work has been done for the optimal long-term planning of Medium-Voltage-(MV-)networks. Considering the incentive regulation of distribution networks and new requirements of MV-networks, nowadays it becomes very important to develop methods for the long-term planning of MV-networks. The main reasons are: • MV-networks cause a big part of total costs of the electric networks. • MV-networks show a dominant effect on the reliability of power supply for the Low-Voltage customers. Around 80% of the non-availability of a Low- Voltage customer is caused by a fault or an interruption in MV-networks. • Due to political rules on renewable energy the number and the installed capacity of renewable energy equipments have increased rapidly in the last years. Such distributed generation (DG) is mainly integrated in the MV-networks. • MV-networks have been generally built according to local requirements, i.e. without consideration of long-term optimality. Thus, existing networks show very complicated network structures which are over-dimensioned for the present supply task. Therefore, a fundamental and long-term optimality based restructure of existing network structures is meaningful and important. In this work a new two-stage heuristic method for the long-term planning of 20(10)-kV-networks which considers all planning relevant constraints and degrees of freedom and plans optimal target networks for largescale problems with the consideration of constraints for the reliability of power supply within some minutes. Exemplary applications of the newly developed method to real distribution systems show its capabilities. As an important planning tool the method can be used for various investigations, such as planning of longterm target networks, efficiency analysis of existing networks and quantifying of special effects, such as integration of DG into existing networks or reliability of power supply. Applications of this method for reference network analysis in the incentive regulation enable an objective evaluation of the cost situation of different supply tasks. The developed method will be used by the Federal Network Agency for the regulation of distribution business in Germany. IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 43

Trend-Report - (ISF) der RWTH Aachen - RWTH Aachen University
Neuroästhetik - AKWG Aachen - RWTH Aachen University
2. Zirkular - LEK RWTH-Aachen - RWTH Aachen University
rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University
aktuelle Ausgabe (PDF) - IMA,ZLW & IfU - RWTH Aachen University
Broschüre für Partner - CAMMP - RWTH Aachen University
Atmosphärische Neutrinos - Physikzentrum der RWTH Aachen
Pflegen zu Hause (pdf: 3378 kb) - RWTH Aachen University
Wahlzeitung 2011 - Studierendenschaft der RWTH Aachen
Sonderdruck - Institut für Textiltechnik - RWTH Aachen
Ratgeber Pflege (pdf: 1302 kb) - RWTH Aachen University
RWTH-Themen 2009/2 - Aachener Verfahrenstechnik
Wahlzeitung 2011 - Studierendenschaft der RWTH Aachen