Einfluss von auslegungsrelevanten Netznutzungsfällen auf die

Einfluss von auslegungsrelevanten
Netznutzungsfällen auf die Netzdimensionierung
Dipl.-Wirt.-Ing. Sören Patzack
Niklas Erle, B.Sc.
Dr.-Ing. Hendrik Vennegeerts
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Albert Moser
11.02.2016, 14. Symposium Energieinnovation, Graz
Hintergrund und Motivation
Auslegung des Netzes auf Basis von Netznutzungsfällen
50
GW
40
30
20
10
0
 Netzausbau notwendig, insbesondere im Nieder- und
Mittelspannungsnetz (Probleme mit Spannungshaltung)
Klassische Annahme Starklast-/Starkeinspeisefall
Pauschale Anwendung auf alle Netze
Keine einheitlichen Annahmen in der Branche
2000
MS
2004
HS+
2008
2012
Definition Starkeinspeisefall
100%
P/P
50%
max
0%
-50%
-100%
80%
Verwendung von auslegungsrelevanten Netznutzungsfällen (NNF) zur Netzdimensionierung
NS
100%
Begrenzte Netzanschlusskapazität
Installierte EE-Leistung Deutschland
85%
Zunahme dezentraler Erzeugungsleistung aus
Erneuerbaren Energien (EE)
Studie 1
Studie 2
Studie 3
Wind
PV
Last
 Wesentliche Fragenstellungen dieses Beitrags:
1. Welchen Einfluss haben die Annahmen auf die modellierte Netzbelastung?
2. Wie wirkt sich dies auf die Auslegung des Netzes und damit die Netzausbaukosten aus?
Keine Beantwortung der Fragestellung, welche Annahmen Realität geeignet abbilden
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2
Netzplanung
Technische Randbedingung sowie heutiges Vorgehen
Netzplanung mit dem Ziel der effizienten, sicheren Verteilung
der Energie vom Erzeuger zum Verbraucher
Aufteilung des Spannungsbandes
Technische Randbedingungen
MS-Netz ONT NS-Netz
Quasistationäre Spannungshaltung
Thermische Strombelastbarkeit
+2% (MS-RL)
UW
HS/MS
+3% (AR 4105)
+10% EN 50160
el. Entfernung vom UW
n-1-Kriterium (nach Umschaltung)
-10% EN 50160
Kurzschlussstromfestigkeit
Verwendung von auslegungsrelevanten NNF
zur Dimensionierung des Netzes
Heutiges Vorgehen: Definition von Annahmen
Heutiges Vorgehen in Netzplanung
Trennung
Netz
Annahmen
Kunden
Worst-Case-Annahmen, Anwendung auf alle Netze
+ Geringer Aufwand, impliziter Sicherheitspuffer
-
Mögliche Überdimensionierung des Sicherheitspuffers
Planungsrelevante NNF
 Auswirkungen von NNF-Annahmen auf Netzdimensionierung zu quantifizieren
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3
Heterogenität von Verteilnetzen
Notwendigkeit der Differenzierung
Stark variierende Versorgungsaufgaben
Installierte EE-Leistung abhängig von geographischen und regionalen Faktoren
Lastkonzentration in Städten
Versorgungsaufgabe Deutschland
56
55
55
54
54
53
53
52
52
51
51
50
50
49
49
48
48
47
5
47
5
6
7
8
9
10
Versorgungsaufgabe
1. Strukturelle Differenzierung (Stadt/Land/Dorf)
13
14
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
10%
Anteil
 Berücksichtigung der Heterogenität über
synthetische MS-/NS-Netze
12
Fläche deutscher MS-Netze
Netzbetriebskonzept
Historischer Netzentwicklung
11
5%
0%
5
50
95
140
185
230
275
320
365
410
Netztopologie und Betriebsmittel abhängig von
km²
2. Regionale Differenzierung (Nord/Mitte/Süd)
3. Szenarienpfade Versorgungsaufgabe 2030 (Progressiv/Linear/Degressiv)
 27 radiale MS-/NS-Netze untersucht
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Bestimmung der Netzausbaukosten
Überblick Gesamtverfahren
Modellnetze 2015
generieren
Netzplanung für
aktuelles Netz
Versorgungsaufgabe für
2030 platzieren
Annahme 3: Studie Y
Annahme 2: Studie X
Annahme 1: Konventionell
Anlagen 2015
Anlagen 2030
Grenzwert verletzt
Netzplanung für 2030
Netzausbau
Iteration für alle
NNF-Annahmen
27 Verteilnetze unterschiedlichen Typs simuliert
Netzkosten für vier NNF-Annahmen aus veröffentlichen Studien ermittelt
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Exemplarische Ergebnisse 1/2
Durchschnittliche
Netzausbaukosten
Durchschnittliche Netzausbaukosten, bezogen auf NNF-Annahmen
4,0
Mio.€
3,5
3,0 -24,6%
2,5
-18,7%
Kosten für
-38,0%
Trafo
2,0
MS
1,5
NS
1,0
0,5
0,0
Dena-Studie
EnBW-Studie
BMWi-Studie
Basisfall
Differenz zwischen Studie und Basisfall
Großteil der Netzausbaukosten fällt im Mittelspannungsnetz an
Deutliche Auswirkungen der NNF-Annahmen auf Netzausbaukosten
Niedrige Gleichzeitigkeit von PVA (EnBW-Studie) führt zu geringeren modellierten
Netzbelastungen
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Exemplarische Ergebnisse 2/2
Durchschnittliche
Netzausbaukosten
Netzausbaukosten der Verteilnetztypen, bezogen auf NNF-Annahmen
4,5
Mio.€
4,0
36%
3,5
3,0
2,5
Dena
43%
34%
EnBW
2,0
BMWi
1,5
Basisfall
1,0
Spreizung
0,5
0,0
Nord
Mitte
Süd
Höhere Netzausbaukosten im Verteilnetztyp „Süd“
Regionales Gebiet hat Einfluss auf Auswirkungen der NNF-Annahmen
 Netztyp sowie Versorgungsaufgabe bei Auswahl ggf. zu berücksichtigen
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Zusammenfassung
Motivation
Netzdimensionierung auf Basis auslegungsrelevanter Netznutzungsfälle (NNF)
Auswahl in Branche nicht einheitlich
Methodik
Generierung synthetischer Verteilnetze
Simulation von Netzausbau für Versorgungsaufgabe 2030
Exemplarische Ergebnisse
NNF-Annahmen haben deutlichen Einfluss auf Netzausbaukosten
Region kann Einfluss auf Auswirkungen haben
Aufgeworfene Fragestellung:
Wie sieht eine realitätsnahe Auswahl von auslegungsrelevanten NNF aus?
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Ausblick
Auswahl von Netznutzungsfällen auf Basis von Zeitreihen
Bestimmung der auslegungsrelevanten Netznutzungsfälle
20
Starklast-/Schwachlastfälle
Last
Realitätsnahe Modellierung der
Netzbelastung auf Basis von Zeitreihen
MW
15
10
5
Optimierungsverfahren zur Generierung
von synthetischen, wenigen Netznutzungsfällen zur bestmöglichen Abbildung*
0
0
10
Netznutzungsfall
Auslegungsrelevant
MW
20
30
Einspeisung
Laufende Untersuchungen: Ableitung von Anwendungsregeln zur netzstruktur- sowie
versorgungsaufgabenbasierten Auswahl
Pauschal
100%
50%
P/P0%
max
-50%
-100%
Starklast
Wind
Haushalte
Abschätzung
Wohngebiet
Starkeinsp.
PV
Gewerbe
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PV:
Dorf, >50km²
𝑓(𝑛𝑃𝑉𝐴 ; 𝑁𝑒𝑡𝑧𝑓𝑙ä𝑐ℎ𝑒)
Industrie: 𝑓 𝑛𝑃𝑉𝐴 ; 𝐾𝑢𝑛𝑑𝑒𝑛𝑎𝑟𝑡
…
*erste Ergebnisse im Rahmen
von www.evolvdso.eu
9
Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit
Sören Patzack, FGH e.V., Abteilung Systemstudien
E-Mail: [email protected], Tel: +49 (0)241 997-857-15
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