Masterarbeit Paul Kessler

 

Entwicklung einer Methode zur Analyse des techno-ökonomischen Potentials von lokalen Energiesystemen

Aufbau und Simulationsablauf des entwickelten Bewertungsmodells Urheberrecht: EBC Aufbau und Simulationsablauf des entwickelten Bewertungsmodells

Eine große Zahl europäischer Länder fördert den Ausbau von dezentralen, erneuerbaren Erzeugungsanlagen. Da ein Großteil dieser Anlagen in die Nieder- und Mittelspannungsebene des elektrischen Netzes integriert wird, stellt dies Verteilnetzbetreiber vor neue Herausforderungen. Dies verlangt ferner, dass neue Ausbaustrategien berücksichtigt werden, um den zusätzlichen Anteil an erneuerbar erzeugter Elektrizität zu übertragen, wenngleich eine konstante Spannungsqualität und die Stabilität des elektrischen Netzes vorausgesetzt werden.

Diese Arbeit präsentiert ein integriertes Modell, welches Verteilnetzbetreibern ermöglicht, verschiedene Netzausbautechnologien in lokalen Energiesystemen auf techno-ökonomischer Grundlage zu bewerten. Das entwickelte Modell verknüpft die Bereiche der Energie- und Netzsystemmodellierung, welches neben der optimalen Ausnutzung der Potentiale verschiedener lokaler Energieressourcen und diverser Netzausbautechnologien, ferner den Einfluss auf das Verteilnetz und den Netzbetrieb bestimmt.

Das implementierte Modell enthält 4 Module, welche die optimale Netzkonfiguration in Abhängigkeit der gewählten Netzausbauszenarien bestimmen. Dazu werden die Netzausbauszenarien in dem übergeordneten Modul nach ökonomischen Kriterien ausgewählt und an die untergeordneten Module übergeben, die das technische Potential der gewählten Netzkonfiguration bewerten. Auf Basis der Daten des Verteilnetzbetreibers wird die Topologie des zu untersuchenden elektrischen Netzes erstellt und im Anschluss daran die Energieflüsse innerhalb des lokalen Energiesystems durch den optimalen Einsatz lokaler Energieressourcen bestimmt.

Ferner werden Worst-Case-Szenarien abgeleitet, die mögliche Beeinträchtigungen des sicheren und stabilen Netzbetriebs verursachen. Diesbezüglich werden Leistungsflussberechnungen durchgeführt, welche die Einflüsse der gewählten Netzkonfiguration und des optimierten Einsatzes der vorhandenen lokalen Energieressourcen auf die Spannungsqualität und Stabilität im betrachteten Netz feststellen.

Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei repräsentative Anwendungsfälle in Ungarn identifiziert und mittels des entwickelten Modells analysiert, da ungarische Verteilnetzbetreiber momentan vor der Herausforderung stehen, eine große Zahl an erneuerbaren Energieträgern in die Verteilnetze zu integrieren.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass innovative Netzausbautechnologien, die unter der Bezeichnung Active Network Management zusammengefasst werden, signifikantes Potential aufweisen, um eine hohe Zahl an erneuerbaren Erzeugungsanlagen in die Verteilnetze zu integrieren. Dabei wird gezeigt, dass durch die Implementierung innovativer Netzausbaustrategien der Anteil von erneuerbaren Erzeugungsanlagen von 3.24% auf 9.72% gesteigert werden kann, wohingegen die Investitionskosten im Vergleich zu konventionellen Netzausbaustrategien um 50% reduziert werden können.