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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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DISSERTATIONEN

DISSERTATIONEN Strahlennetz Im Folgenden wird das minimale Strahlennetz für die vorgegebene Versorgungsaufgabe mit dem entwickelten Verfahren ermittelt. Das Zielnetz ist in Bild 4 dargestellt. Es weist insgesamt 142 km Leitungen auf und damit rund 21 km weniger als das Zielnetz „Ring“. Gleichzeitig werden 10 Leistungsschalter weniger als im Zielnetz „Ring“ benötigt. Insgesamt weist das Strahlennetz rund 8% geringere Kosten als das Zielnetz „Ring“ auf (siehe Bild 6). Bild 4: Zielnetz „Strahlen“ Aufgrund der fehlenden Umschaltmöglichkeiten weist das Strahlennetz eine erheblich höhere Unterbrechungsdauer als das vorher ermittelte Zielnetz auf. Angesichts der schlechten Versorgungszuverlässigkeit sind Strahlennetze daher in Deutschland nicht üblich. Ringnetz mit DEA Aufgrund des EEG [7] hat die Anzahl und die installierte Leistung der an 20(10)-kV-Netze angeschlossenen DEA stark zugenommen. Die Verteilungsnetzbetreiber beklagen, dass die Integration von DEA in bestehende 20(10)-kV-Netze aufgrund der durch den Anschluss von DEA verursachten Auswirkungen Mehrkosten bewirken kann. Diese Mehrkosten können anhand eines Zielnetzvergleiches objektiv quantifiziert werden. Im Folgenden wird eine exemplarische Untersuchung zur Bewertung der Auswirkungen des Anschlusses von DEA auf Netzkosten und -struktur durchgeführt. Dazu wird für die betrachtete Versorgungsaufgabe ein modellhaftes Last/Einspeiseszenario mit DEA-Einspeisung in 16 Stationen untersucht. Die gesamte installierte Leistung der DEA beträgt 18 MW. Der Anschluss von DEA bewirkt eine eventuell unzulässige Spannungserhöhung an den Anschlusspunkten. Neben der quasistationären Spannungshaltung ist dabei die VDEW-Anschlussrichtlinie für den Anschluss von DEA an 20(10)-kV-Netze zu betrachten [8]. Entsprechend dieser Anschlussrichtlinie darf die Spannung am Anschlusspunkt mit und ohne DEA-Betrieb um maximal 2% schwanken. Das unter Einhaltung dieser Randbedingung bei „Grüne-Wiese“-Planung ermittelte Ringnetz ist in Bild 5 dargestellt. Es weist eine deutlich unterschiedliche Netzstruktur zum Zielnetz „Ring“ ohne Anschluss von DEA (Bild 3) auf. Gegenüber dem Ist- Netz weist das Zielnetz ein Kostensenkungspotenzial von 22% auf (siehe Bild 6). Bild 5: Zielnetz „Ring WEA“ Annuitätische Netzkosten 4 Mio.€/a 2 0 3,0 Ist -24% Ring -30% -22% Strahlen Ring WEA WEA Verluste 10-kV-Stützpunktstation 10-kV-Station 10-kV-LS-Felder 10-kV-Kabel Bild 6: Vergleich der annuitätischen Kosten 5 Zusammenfassung 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. Eine derartige Anwendung strebt auch die Bundesnetzagentur mit 48 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

dem Verfahren der Referenznetzanalyse im regulatorischen Kontext an. 20(10)-kV-Netze wurden in der Vergangenheit bedarfsnah ohne langfristige Orientierung aufgebaut und weisen daher heute häufig eine überdimensionierte, unnötig komplexe Netzstruktur mit entsprechend hohen Netzkosten auf. Angesichts der hohen Bedeutung der 20(10)-kV-Ebene für Netzkosten und Versorgungsqualität gewinnt die kosten- und zuverlässigkeitsorientierte Grundsatzplanung von Netzen dieser Spannungsebene unter Beachtung aller planungsrelevanten Randbedingungen und praxisüblichen Freiheitsgrade zunehmend an Bedeutung. Die Forschung zu rechnerbasierten Optimierungsverfahren im 20(10)-kV-Bereich konzentrierte sich bisher auf die Planungsstufe der Ausbauplanung, betrachtet aber nicht die für eine langfristige Optimalität unbedingt notwendige Zielorientierung, die nur eine Grundsatzplanung liefern kann. In dieser Arbeit wurde ein Verfahren für die Grundsatzplanung von 20(10)-kV-Netzen entwickelt. Es ermöglicht erstmals eine Grundsatzplanung von 20(10)-kV-Netzen unter Berücksichtigung aller planungsrelevanten Randbedingungen und praxisüblichen Freiheitsgrade. Es kann als wichtiges und praxistaugliches Werkzeug zur Beantwortung vielfältiger Fragestellungen, z. B. zur Ermittlung langfristig kostenoptimaler Zielnetze, zur Effizienzbestimmung elektrischer Netze und zur Quantifizierung von besonderen Einflüssen wie der Integration dezentraler Erzeugungsanlagen oder der Vorgabe von Zuverlässigkeitskennwerten eingesetzt werden. Eine Anwendung des Verfahrens zur Referenznetzanalyse im Rahmen der Anreizregulierung ermöglicht zudem eine sachgerechte Beurteilung der Kostensituation bei unterschiedlichen Versorgungsaufgaben. 6 Literatur DISSERTATIONEN [1] Bundesnetzagentur Entwurf des Berichtes der Bundesnetzagentur nach §112a EnWG zur Einführung der Anreizregulierung nach §21a EnWG, 02.05.2006 [2] VDN Störungs- und Verfügbarkeitsstatistik, Berichtsjahr 2004, VDN e.V. beim VDEW, Berlin, 1. Ausgabe, November 2005 [3] Maurer, C. Integrierte Grundsatz- und Ausbauplanung für Hochspannungsnetze, Dissertation, Aachener Beiträge zur Energieversorgung, Band 101, Klinkenberg Verlag, Aachen 2004 [4] Klein, L.; Koglin, H.-J. Odin – Die dynamische Optimierung, Elektrizitätswirtschaft, Jg. 88 (1989), Heft 3, S. 128 – 132 [5] Hosemann, G. (Hrsg.) Elektrische Energietechnik, Band 3 (Netze), Springer-Verlag, Berlin 2001 [6] Tao, X.; Haubrich, H.-J. A Hybrid Metaheuristic Method for the Planning of Medium-Voltage Systems, 15th Power Systems Computation Conference 2005, Liège, Belgium, August 22-26, 2005 [7] Gesetz zur Neuregelung des Rechts der Erneuerbaren Energien im Strombereich, Bundesgesetzblatt Jahrgang 2004, Bonn 2004 [8] VWEW Eigenerzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, 2. Ausgabe, 1998 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 49

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