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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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Netzkosten

Netzkosten repräsentativer europäischer Übertragungsnetze Da es in Deutschland nur vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) gibt, ist es für einen qualitativen Vergleich von Netzkosten nicht ausreichend, sich auf die nationalen Netzbereiche zu konzentrieren. Im Rahmen der UCTE sind allerdings aus Gründen der Versorgungssicherheit viele ÜN zu einem synchronen Verbundnetz zusammengeschlossen, die miteinander verglichen werden können. Unter Annahme von durchschnittlichen Betriebsmittelkosten lassen sich somit Kostenabschätzungen für europäische ÜN durchführen. Für eine Auswahl von UCTE-Ländern ist eine solche Kostenabschätzung bezogen auf die Versorgungsfläche in Bild 1 dargestellt. Netzkosten pro Fläche Mittelwert DE AT BE CH ES FR IT NL Bild 1: Flächenbezogene Übertragungsnetzkosten europäischer ÜN Die unterschiedlichen Netzkosten lassen sich zum Teil durch einfache Betrachtung der ÜN erklären. So entstehen die hohen flächenbezogenen Netzkosten in der Schweiz vornehmlich aus einem hohen 220-kV- Leitungsanteil, weshalb für die benötigten Leistungstransporte eine relativ hohe Leitungsdichte erforderlich ist. Diese Netzkosten sind durch historische Planungsentscheidungen zugunsten der 220-kV-Netzebene begründet. Neben den schweizerischen Netzkosten weichen die Netzkosten in Frankreich und Spanien nennenswert vom Mittelwert ab. Diese Länder besitzen eine vergleichbare Versorgungsfläche, allerdings ist sowohl der jährliche Stromverbrauch als auch die jährliche Stromerzeugung in Frankreich etwa doppelt so hoch wie in Spanien. Zusätzlich wird der Kosteneinfluss durch die Positionierung der Kraftwerke deutlich, die in Spanien verbrauchsnah angesiedelt sind, in Frankreich hingegen vornehmlich im Westen und Südwesten und damit in großer Entfernung von den Lastzentren stehen. Diese qualitativen Aussagen verdeutlichen, dass zum einen planerische Entscheidungen, zum anderen FORSCHUNGSPROJEKTE exogene Größen die Netzkosten beeinflussen. Für eine objektive Überprüfung ist es daher notwendig, ein Verfahren zu entwickeln, das die Möglichkeit besitzt, die exogenen Größen abzubilden, um so planerische Entscheidungen bewerten zu können. 2.1 Ansätze zur Quantifizierung möglicher Strukturparameter Für die Bewertung der Kosteneffizienz von Energienetzen haben sich analytische Verfahren bewährt, die für gegebene Randbedingungen kostenoptimale Netze ermitteln. Derartige Verfahren werden unter der Bezeichnung Analytische Kostenmodelle zusammengefasst, wobei vor allem die Modellnetzanalyse (MNA) und die Referenznetzanalyse (RNA) im regulatorischen Umfeld gebräuchlich sind [3]. Aufgrund der im Vergleich zu Verteilungsnetzen geringen Anzahl von Betriebsmitteln und der deutlichen Unterschiede zwischen den Netzgebieten kann die stark abstrahierende MNA für Übertragungsnetze nicht angewendet werden. Daher wird in dieser Arbeit ein Referenznetzanalyseverfahren entwickelt, welches den planerischen Anforderungen der Übertragungsnetzebene gerecht wird. Durch Sensitivitätsrechnungen kann ausschließlich mit Hilfe der RNA auch der Einfluss einzelner Strukturgrößen auf die Übertragungsnetzkosten bewertet werden [4]. 2.2 Modellierung und Systemabgrenzung Im Gegensatz zur Referenznetzanalyse für Verteilungsnetze reicht es bei Übertragungsnetzen nicht aus, die Versorgungsaufgabe als einzige Eingangsgröße zu wählen, die die Positionen und eingespeiste bzw. entnommene Leistung der Netzkunden sowie technische Anforderungen umfasst [3]. Aufgrund des weiträumigen Verbundnetzes und der steigenden Leistungstransporte muss zusätzlich eine Transportaufgabe definiert werden. Diese Transportaufgabe umfasst Leistungstransporte, die durch die angrenzenden Netzbereiche verursacht werden. Daher wird die Systemabgrenzung, wie in Bild 2 dargestellt, gewählt. Um die direkten Einflüsse der benachbarten Netze abzubilden, wird ein Fremdnetz in zwei Bereiche unterteilt. Die erste Masche, die an das zu optimierende Netzgebiet angrenzt, wird exakt modelliert, da diese wesentlich die Aufteilung von Leistungsflüssen auf den betrachteten Netzbereich bestimmt. Das übrige Fremdnetz wird durch ein Netzäquivalent abgebildet. Das verwendete Netzäquivalent besteht aus Ersatzeinspeisungen (Bild 2: Nr. 2) und –querzweigen (Bild 2: Nr. IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 71

FORSCHUNGSPROJEKTE 4), welche zur Nachbildung verschiedener Transportszenarien verwendet werden können, und aus Ersatzlängszweigen (Bild 2: Nr. 3), welche die Transporteigenschaften des reduzierten Netzbereiches modellieren. Technische Systemgrenze ~ Kompensationselemente 380kV / 220kV 1 110kV Bild 2: Betrachteter Systembereich 3 Methodisches Vorgehen Fremdnetz 2 4 3 1 Last 2 Ersatzeinspeisung 3 Ersatzlängszweig 4 Ersatzquerzweig Die Bewertung möglicher kostenrelevanter Einflussgrößen erfolgt durch Parametervariation bei realitätsnahen Übertragungsnetzbereichen. Es werden einzelne Eingangsgrößen innerhalb des in Abschnitt 2.3 gezeigten Systemmodells variiert und die entsprechenden Kosteneinflüsse mit Hilfe der Referenznetzanalyse bewertet (s. Bild 3). Parametervariation Bild 3: Verfahrensablauf Versorgungs- & Transportaufgabe Referenznetzanalyse Wirtschaftliche Bewertung Kostenrelevante Strukturparameter Für die Ermittlung von HöS-Referenznetzen sind verschiedene Optimierungsansätze möglich. Für eine geeignete Berücksichtigung der technischen Randbedingungen bei Übertragungsnetzen und zur Minimierung der Rechenzeit wird in dieser Arbeit ein heuristischer Optimierungsansatz gewählt, der bereits in verschiedenen Netzplanungsverfahren am IAEW erprobt wurde [4]. Aufgrund der in Abschnitt 2.3 beschriebenen Modellanforderungen ist es jedoch notwendig, die vorhandenen Modelle zu erweitern. Weiterhin müssen die spezifischen technischen Anforderungen der Übertragungsnetzebene ausreichend abgebildet werden, so dass die technischen Sicherheitsanforderungen von den erzeugten Referenznetzen eingehalten werden. Abschließend kann die Parametervariation zur Identifikation von Kosteneinflüssen sowohl für Eingangsgrößen der Versorgungsaufgabe, wie z. B. Lastdichte, Abstände zwischen Einspeisungen und Lasten, als auch für Eingangsgrößen der Transportaufgabe, d. h. unterschiedliche Transportszenarien, durchgeführt werden. Dieses Vorgehen ermöglicht es, die verschiedenen möglichen Kosteneinflüsse objektiv zu bewerten und die kostenrelevanten Strukturparameter zu identifizieren. 4 Zusammenfassung Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung von kostenrelevanten Einflussgrößen für Übertragungsnetze. Eine objektive Analyse bedarf daher einer Modellierung der übertragungsnetzspezifischen Aufgaben. Für eine Referenznetzanalyse ist es daher notwendig, neben einer Versorgungsaufgabe zusätzlich eine Transportaufgabe zu definieren. Durch eine gezielte Variation der Eingangsgrößen ist es somit möglich, sowohl Kosteneinflüsse der Versorgungsaufgabe als auch die Abhängigkeit der Netzkosten von Leistungstransporten zu quantifizieren. 5 Literatur [1] Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) §21 Bedingungen und Entgelte für den Netzzugang [2] Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV) §13 Kostenstellen [3] Entwurf des Berichtes der Bundesnetzagentur nach §112a EnWG zur Einführung der Anreizregulierung § 21a EnWG http://www.bundesnetzagentur.de [Stand Januar 2007] [4] Jahresbericht 2006, ABEV Bd. 109, Klinkenberg Verlag, Aachen, 2006 Druckstufenübergreifende Planung von Gasverteilungsnetzen 72 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

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