TY - BOOK

T1 - Planung von optimierten Niederspannungsnetzen

AU - Schlömer, Gerrit Johannes

N1 - Dissertation

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Der weitere Zubau von Photovoltaikanlagen, das erwartete hohe Aufkommen der Elektro- mobilität sowie die zunehmende elektrische Wärmeversorgung der Gebäude führen zu starken Veränderungen der Leistungsflüsse in den bestehenden elektrischen Energieversorgungs- netzen. Der notwendige Netzumbau ist sehr kapitalintensiv und gerade die sehr verästelten Mittel- und Niederspannungsnetze mit einem Netzbestand von nahezu 1,7 Millionen Kilo- metern, was 93 % der Gesamtsystemlänge in der Bundesrepublik Deutschland entspricht, sind am stärksten von diesen Auswirkungen betroffen. Dies stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen und belastet die Verbraucher, die letztendlich den Netzausbau- und betrieb durch die Netzentgelte bezahlen. Weiterhin bestehen in gewachsenen Energieversorgungsnet- zen aufgrund von Erweiterungen, Betriebsmittelalterungen und neuen, effizienteren Betriebs- mitteln immer wieder Anlässe zur Restrukturierung und Modernisierung. Diese Netzebenen stellen ebenfalls den größten Anteil der durch die Endkunden zu zahlenden Netzentgelte dar. In dieser Arbeit wird daher ein automatisierter Ansatz entwickelt, der auf Basis von in der Warenlogistik erprobten Verfahren zur Standortoptimierung eine planerische Optimierung realer Niederspannungsnetze unter Berücksichtigung der Mittelspannungsebene für zukünftige Versorgungsaufgaben durchführt. Dabei wird auf ein heuristisches Verfahren zurückgegriffen, das aufgrund einer matrixbasierten Optimierung reproduzierbare Lösungen entwickelt. Eine besondere Schwierigkeit bei der Optimierung stellt dabei die Berücksichtigung des vorhan- denen Leitungsnetzes dar. Zum einen sind genaue Daten über die Trassierung, den exakten Betriebsmitteltyp und das Alter der vorhandenen Leitungen oftmals nicht elektronisch verfügbar, sodass bei unvollständigen Datensätzen eine möglichst automatisierte Ergänzung notwendig ist. Zum anderen müssen die in unterschiedlichsten Koordinaten- und Daten- systemen vorhandenen, realen Datensätze mit möglichen, bisher noch nicht erschlossenen Tras- senräumen verschnitten werden, um den Netzausbau effektiv gestalten zu können. Bedingt durch diese Anforderungen ist zudem ein Verfahren entwickelt worden, mit dem auf Basis öffentlich verfügbarer Daten und der Annahme von Standardbetriebsmitteln beliebig viele generische Niederspannungsnetze für den Einsatz in der Forschung erstellt werden können. Um eine eigene Programmierung zu ermöglichen, sollen die einzelnen Optimierungsschritte nachvollziehbar in dieser Arbeit mithilfe von einfachen Beispielen dargestellt werden. Die Leistungsfähigkeit und reale Anwendbarkeit des Verfahrens wird anhand der exemplarischen Optimierung von zusammenhängenden Ortsnetzen dargestellt.

AB - Der weitere Zubau von Photovoltaikanlagen, das erwartete hohe Aufkommen der Elektro- mobilität sowie die zunehmende elektrische Wärmeversorgung der Gebäude führen zu starken Veränderungen der Leistungsflüsse in den bestehenden elektrischen Energieversorgungs- netzen. Der notwendige Netzumbau ist sehr kapitalintensiv und gerade die sehr verästelten Mittel- und Niederspannungsnetze mit einem Netzbestand von nahezu 1,7 Millionen Kilo- metern, was 93 % der Gesamtsystemlänge in der Bundesrepublik Deutschland entspricht, sind am stärksten von diesen Auswirkungen betroffen. Dies stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen und belastet die Verbraucher, die letztendlich den Netzausbau- und betrieb durch die Netzentgelte bezahlen. Weiterhin bestehen in gewachsenen Energieversorgungsnet- zen aufgrund von Erweiterungen, Betriebsmittelalterungen und neuen, effizienteren Betriebs- mitteln immer wieder Anlässe zur Restrukturierung und Modernisierung. Diese Netzebenen stellen ebenfalls den größten Anteil der durch die Endkunden zu zahlenden Netzentgelte dar. In dieser Arbeit wird daher ein automatisierter Ansatz entwickelt, der auf Basis von in der Warenlogistik erprobten Verfahren zur Standortoptimierung eine planerische Optimierung realer Niederspannungsnetze unter Berücksichtigung der Mittelspannungsebene für zukünftige Versorgungsaufgaben durchführt. Dabei wird auf ein heuristisches Verfahren zurückgegriffen, das aufgrund einer matrixbasierten Optimierung reproduzierbare Lösungen entwickelt. Eine besondere Schwierigkeit bei der Optimierung stellt dabei die Berücksichtigung des vorhan- denen Leitungsnetzes dar. Zum einen sind genaue Daten über die Trassierung, den exakten Betriebsmitteltyp und das Alter der vorhandenen Leitungen oftmals nicht elektronisch verfügbar, sodass bei unvollständigen Datensätzen eine möglichst automatisierte Ergänzung notwendig ist. Zum anderen müssen die in unterschiedlichsten Koordinaten- und Daten- systemen vorhandenen, realen Datensätze mit möglichen, bisher noch nicht erschlossenen Tras- senräumen verschnitten werden, um den Netzausbau effektiv gestalten zu können. Bedingt durch diese Anforderungen ist zudem ein Verfahren entwickelt worden, mit dem auf Basis öffentlich verfügbarer Daten und der Annahme von Standardbetriebsmitteln beliebig viele generische Niederspannungsnetze für den Einsatz in der Forschung erstellt werden können. Um eine eigene Programmierung zu ermöglichen, sollen die einzelnen Optimierungsschritte nachvollziehbar in dieser Arbeit mithilfe von einfachen Beispielen dargestellt werden. Die Leistungsfähigkeit und reale Anwendbarkeit des Verfahrens wird anhand der exemplarischen Optimierung von zusammenhängenden Ortsnetzen dargestellt.

U2 - 10.15488/9060

DO - 10.15488/9060

M3 - Dissertation

ER -