Optimierung des Schaltzustandes elektrischer Netze mit erneuerbaren Energien
(Prof. Dr. Dib, WS 2016/17)
Der ständig steigende Zubau an Erzeugungsanlagen mit erneuerbarer Energie stellt die elektrischen Übertragungs- und Verteilnetze unter neuen Herausforderungen. Hinzu kommt die hohe Gleichzeitigkeit der Erzeugung bei Windkraftanlagen bzw. bei Photovoltaikanlagen. Netzengpässe und Abregelung von Erzeugungsanlagen können die Folgen dieser Entwicklung sein. Netzerweiterungen sind erst nach Ausschöpfung anderer Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Zudem können sie durch langwierige Genehmigungsverfahren verzögert werden.
Die Untersuchungen, die im Rahmen der Betreuung einer laufenden Doktorarbeit entstanden sind, befassten sich mit der Möglichkeit, die Übertragungsfähigkeit von 110-kV-Verteilnetzen durch optimale Schaltmaßnahmen zu erhöhen. Dazu wurde ein geeignetes Optimierungsverfahren entwickelt.
Das folgende Bild zeigt ein 110-kV-Modellnetz, welches die typischen Merkmale der in Deutschland vorkommenden Netze zeigt (Netzform, Anschluss von Umspannwerken, Sammelschienenanordnung).
Ausgehend von dem ursprünglichen Netzzustand werden verschiedene Einspeise- und Lastsituationen für die verschiedenen Jahreszeiten (Frühling, Sommer, Herbst, Winter) angenommen und optimale Schaltzustände gesucht, die mehr Übertagungskapazität bzw. weniger Abregelung von Erzeugungsanlagen mit erneuerbarer Energie erlauben.
Die Simulationen für das hier betrachtete Modellnetz zeigen, dass man aufgrund der starken Windverhältnisse im Winter (in Deutschland) zwei Schaltzustände festlegen kann: der ursprüngliche Schaltzustand ist im Winter suboptimal und kann durch einen optimalen Zustand ersetzt werden, den das Programm vorschlägt. In den anderen Jahreszeiten ist der ursprüngliche Schaltzustand angemessen. Das Verbesserungspotential ist stark von der betrachteten Netzstruktur, den Einspeisungen und Lasten abhängig und ist von Fall zu Fall neu zu ermitteln.
