Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

DISSERTATIONEN
1 Einleitung
Die Netzbetreiber sind Monopolunternehmen aufgrund
des natürlichen Monopols von elektrischen Netzen. Um
dennoch eine wettbewerbsähnliche Situation zu erreichen,
wurde 2005 in Deutschland die Bundesnetzagentur
(BNetzA) etabliert [1]. Der BNetzA obliegt die Überwachung
der Angemessenheit der Netznutzungsentgelte.
Dabei ist zu erwarten, dass sich mit der Umsetzung
des aktuell diskutierten Konzepts einer Anreizregulierung
der Kostendruck auf die Netzbetreiber deutlich
verstärken wird.
Die Netzbetreiber sehen sich somit der Notwendigkeit
ausgesetzt, ihre Kosten zu reduzieren. Hierzu stehen
ihnen einerseits kurzfristige, d. h. betrieblich, und
anderseits mittel- bis langfristige Maßnahmen zur
Verfügung. Kurzfristige Maßnahmen, wie die Reduzierung
des Aufwands für Netzbetrieb und Instandhaltung,
ermöglichen schnelle Kostenabsenkungen. Langfristig
bergen sie jedoch das Risiko einer Verkürzung der
Nutzungsdauer und Verringerung der Zuverlässigkeit
der Betriebsmittel und damit eines Absinkens der
gebotenen Versorgungsqualität.
Nur mittel- bis langfristig wirkende Maßnahmen, wie
z. B. die Überprüfung der Effizienz der bestehenden
Netzstrukturen und ggf. ihre Anpassung sowie die
Überarbeitung der Planungsgrundsätze, können weitere
Einsparpotenziale erschließen. Die Umsetzung erfordert
jedoch Verbesserungen der Methoden zur Netzplanung.
Deren hohe Systemkomplexität macht zu ihrer optimalen
Durchführung den Einsatz rechnerbasierter Optimierungsverfahren
notwendig. Im Mittelpunkt des Interesses
stehen dabei als erster notwendiger Schritt Verfahren,
die langfristig kostengünstige Netzstrukturen, so
genannte Zielnetze, ermitteln.
Während die Zielnetzplanung von Hochspannungs-(HS)-
Netzen seit langem Gegenstand der wissenschaftlichen
Forschung ist [3], betrachten bisher nur wenige Arbeiten
die optimale Auslegung von Mittelspannungs-(MS)-
Netzen. Vor dem Hintergrund der Anreizregulierung und
sich damit ergebender neuer Anforderungen an MS-
Netze erscheint eine Zielnetzplanung auch für diese
Spannungsebene notwendig. Dies ist unter anderem
durch folgende Aspekte begründet:
• MS-Netze verursachen einen großen Anteil der
gesamten Kosten der elektrischen Versorgungsnetze
und sind daher entscheidend für deren Wirtschaftlichkeit.
• MS-Netze haben einen dominierenden Einfluss auf
die Versorgungszuverlässigkeit der Endkunden. So
werden etwa 80% der Nichtverfügbarkeit eines
Niederspannungskunden durch Fehler oder Ausfälle
in MS-Netzen verursacht [2]. Um ein deutliches Absinken
der Versorgungszuverlässigkeit nach Einführung
der Anreizregulierung zu verhindern, wird das
Konzept der Anreizregulierung auch eine Qualitätsregulierung
beinhalten [1]. Diese Qualitätsregulierung
wird insbesondere das MS-Netz betreffen.
• Die politisch motivierte Förderung regenerativer
Energiequellen führt zu einem starken Zuwachs von
dezentralen Erzeugungsanlagen (DEA), die auch an
MS-Netze angeschlossen werden. Damit sind die
Planungsunsicherheiten in dieser Spannungsebene
bereits in der Vergangenheit stark angestiegen. Ein
weiterer Anstieg ist zu erwarten. Bei der Integration
von DEA in bestehende MS-Netze müssen unterschiedliche
technische Effekte beachtet werden.
• MS-Netze wurden in der Vergangenheit in der
Regel bedarfsgetrieben und schrittweise, d. h. ohne
langfristige Zielorientierung, geplant. Daher zeigen
diese Netze häufig eine für die aktuelle Versorgungsaufgabe
überdimensionierte und komplizierte
Netzstruktur. Angesichts der stabilen Lastentwicklung
und des hohen durchschnittlichen Betriebsmittelalters
in den bestehenden MS-Netzen erscheint
deshalb heute eine grundlegende, auch langfristig
auf Optimalität ausgerichtete Überarbeitung der
Netzstrukturen sinnvoll und durchführbar.
• In der MS-Ebene kommt eine Vielzahl von Netzformen
zum Einsatz. Diese treten auch innerhalb eines
Unternehmens häufig nebeneinander auf. Für eine
nur manuell durchgeführte und ohne Zielorientierung
betriebene Netzplanung ist deshalb die Entscheidung
über die langfristig optimale Netzform
quasi unmöglich.
Viele bestehende rechnergestützte Verfahren zur
Planung von MS-Netzen konzentrieren sich auf die
Planungsstufe der Ausbauplanung [4], betrachten aber
nicht die für eine langfristige Optimalität unbedingt
notwendige Zielorientierung, die nur eine Grundsatzplanung
liefern kann.
Vor diesem Hintergrund erscheint die Entwicklung
eines Verfahrens zur Bestimmung langfristig kostenoptimaler
Netzstrukturen von MS-Netzen, entsprechend
der Vorgehensweise einer Grundsatzplanung, für die
optimale Durchführung der anstehenden Planungsaufgaben
sinnvoll und notwendig. Ein solches Verfahren
kann über den Anwendungsbereich der Netzplanung
hinaus auch im regulatorischen Kontext eingesetzt
werden, wo mit Hilfe der Referenznetzanalyse die
Effizienz bestehender Netze durch Vergleich mit
44 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007