Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

Druckstufenübergreifende Planung von Gasverteilungsnetzen
Long-Term Planning of Natural Gas Distribution Networks
Dipl.-Ing. Michael Hübner
michael.huebner@iaew.rwth-aachen.de
1 Einleitung
Durch die Regulierung der deutschen Gas- und Strommärkte
hat sich der Kostendruck auf die Netzbetreiber
erhöht. Insbesondere sind die Gasnetzbetreiber gezwungen,
die Effizienz ihrer Netze zu erhöhen, um bei
sinkenden Netzentgelten im Quervergleich zu konkurrierenden
Netzbetreibern bestehen zu können. Das größte
Kostensenkungspotenzial weist der Verteilungsbereich
auf, da sich hier einerseits im Gegensatz zum Fernleitungsnetz
größere Freiheitsgrade bei der Netzplanung
bieten und dieser Netzbereich andererseits den größten
Anteil der Gesamtkosten ausmacht [1].
Daher liegt der Fokus dieser Arbeit auf der Entwicklung
eines Grundsatzplanungsverfahrens, das sowohl eine
Strukturoptimierung als auch eine optimale Dimensionierung
der Betriebsmittel von Gasverteilungsnetzen
ermöglicht. Erste Analysen haben zudem gezeigt, dass
zwischen aufeinander aufbauenden Druckebenen eines
Gasnetzes starke Wechselwirkungen bestehen, die
unter Umständen großen Einfluss auf den Netzpla-
FORSCHUNGSPROJEKTE
Die Einführung einer Regulierungsbehörde für Strom- und Gasnetze in Deutschland hat zu einem erhöhten Kostendruck
auf die Netzbetreiber geführt. Daher müssen insbesondere Gasnetzbetreiber, deren Fokus bislang insbesondere auf der
Einhaltung der vom Deutschen Verband für Gas und Wasser (DVGW) geforderten technischen Sicherheit gelegen hat,
Kostensenkungspotenziale im Bereich der Netzstruktur aufdecken. Die Reduzierung kurzfristig beeinflussbarer Kosten –
beispielsweise durch Verringerung des Instandhaltungsaufwands oder den Verzicht auf notwendige Investitionen –
bietet nur ein begrenztes Kostensenkungspotenzial, falls das hohe Zuverlässigkeits- und Sicherheitsniveau existierender
Netze auch zukünftig gewährleistet werden soll. Sinnvoller ist der Ansatz, durch Verbesserung des Netzplanungsprozesses
effiziente Netze zu ermitteln, die im Vergleich mit existierenden Netzen bei geringeren Kosten eine zumindest
gleichwertige Versorgungsqualität und -sicherheit bieten. Daher ist der Einsatz eines rechnergestützten Netzplanungswerkzeugs
zur objektiven Ermittlung langfristig kosteneffizienter Netzstrukturen notwendig. Bislang existieren
keine Werkzeuge zur geschlossenen Planung von Gasverteilungsnetzen unterschiedlicher Druckstufen. Vorrangiges Ziel
dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines rechnergestützten Verfahrens zur druckstufenübergreifenden Grundsatzplanung
von Gasverteilungsnetzen.
The cost pressure on distribution companies has increased as a result of the upcoming regulatory framework in the
German power and gas markets. Therefore in particular gas network operators, who focused mainly on the compliance
of the technical safety proposed by the German Technical and Scientific Association for Gas and Water, need to reveal
potentials for a cut down in the field of network planning. The reduction of directly controllable costs in the short-term
– e.g. a decline in maintenance work or an abandonment of investments – provides a limited lowering of costs if the
high reliability and safety standards of existing networks should be maintained. A refinement of the network planning
process seems a sensible approach in order to determine efficient networks which provide for an equivalent level of
reliability and technical safety as the existing network and at the same time lower costs,. Therefore the application of a
computer-based network planning instrument for the objective determination of long-term cost-efficient networks is
necessary. So far, no instrument exists for the integrated planning of gas distribution networks with different pressure
stages. Hence, this work aims on the development of a computer-based technique for the integrated planning of gas
distribution networks with variable pressure stages.
nungsprozess haben können. Desweiteren stellt die
Netzstruktur, z. B. Ring-, Strang-, Strahlen- und Maschennetzstruktur,
einen Freiheitsgrad bei der Planung
von Gasverteilungsnetzen dar. Die Zuordnung von
Netzstruktur zu den gewählten Druckstufen muss in
Abhängigkeit von der Versorgungsaufgabe, den unternehmensinternen
Vorgaben hinsichtlich der minimal
einzuhaltenden Versorgungszuverlässigkeit und den
Mehrkosten bei Erhöhung des Vermaschungsgrades
erfolgen.
1.1 Systemabgrenzung
Der Gastransport von den Explorationsfeldern bis zu
den Endkunden kann grob in zwei Netzebenen – das
Fernleitungs- und das Verteilungsnetz – eingeteilt
werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den Druckebenen
Nieder-, Mittel- und Hochdruck bis zu einem
Druckniveau von ca. 25 bar (siehe Bild 1).
IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 73