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2016 | Book

Duale Netzplanung

Leitfaden zum netzkompatiblen Anschluss von dezentralen Energieeinspeiseanlagen

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Das Buch erläutert Vorgehen und Umsetzung bei der Planung des Anschlusses von Anlagen der regenerativen Energieumwandlung. Es ist als Leitfaden zur Anbindung von fluktuierenden Energieeinspeiseanlagen an das elektrische Energieversorgungsnetz konzipiert und bezieht sich daher vorrangig auf Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Es vermittelt grundlegendes Wissen der Netzplanung, entwickelt dieses Wissen vor dem Hintergrund einer sich verändernden Einspeisesituation weiter und gibt Hinweise für die praktische Umsetzung.

Unter den neuen Einspeisebedingungen ist die getrennte Betrachtung von Versorgungs- und Einspeisenetz von zentraler Bedeutung. Die Methodik wird als Duale Netzplanungvorgestellt. Der erste Teil des Buches stellt die Grundlagen der der klassischen Netzplanung dar und entwickelt daraus die Duale Planungsmethodik. Diese ist mit Hilfe von abstrakten Beispielen veranschaulicht.

Im zweiten Teil wird die Methode auf eine Modellregion angewandt und anhand eines praktischen Beispiels weiter vertieft.

Table of Contents

Frontmatter
1. Veranlassung, Problemstellung und Notwendigkeit
Zusammenfassung
Die Netze der elektrischen Energieversorgung erfahren einen stetig wachsenden Zubau an Regenerativen Energieeinspeiseanlagen (REA). Die Forschungs‐ und Entwicklungsanstrengungen auf dem Gebiet der REA und deren netzkompatible Anbindung haben seither ebenfalls zugenommen. Im Zuge dessen hat das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz das Forschungsprojekt „Neue Methoden der elektrischen Netzplanung zur nachhaltigen Anbindung von Windkraftanlagen im Binnenland“ initiiert. Die Ergebnisse dieses Projektes bilden die Grundlagen des vorliegenden Buches. Die dabei erarbeiteten Methoden der Netzplanung wurden auf das Versorgungnetz eines bayerischen Landkreises angewandt, in dem ein massiver Zubau an REA in den letzten Jahren zu verzeichnen war. Die Nutzung der Windkraft und der Photovoltaik haben daran den größten Anteil. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Vertraulichkeit wurden alle Netzdaten und topographischen Gegebenheiten in eine äquivalente Modellregion überführt.
Johann Jäger, Christian Romeis, Edmond Petrossian
2. Netzplanung
Zusammenfassung
Die Netzplanung der elektrischen Energieversorgung befasst sich mit der strukturellen und technischen Ausgestaltung elektrischer Netze sowohl der Übertragungs‐ als auch der Verteilungsebene. Die primäre Aufgabe des Netzplaners ist die zuverlässige und wirtschaftliche Versorgung der Stromkunden. Die Planungsarbeit wird bestimmt durch physikalische und technische Vorgaben, Erfahrungen, Forderungen interner und externer Art, Bestimmungen und Gesetze. Das Planungsergebnis bleibt jedoch zunächst Ansichtssache des Bearbeiters. Wahre und akzeptierte Planungsaussagen gibt es nur gegenüber einem Axiomensystem auf Basis objektiver Grundforderungen. Dies muss von allen an der Planung Beteiligten gemeinsam erarbeitet werden und darf keiner einseitigen Änderung unterliegen. Das Axiomensystem kann beispielsweise Festlegungen zur Übertragungsfähigkeit, Kurzschlussstrombeanspruchung, Versorgungszuverlässigkeit, Netzbetriebsführung etc. beinhalten. Die Erfüllung dieser Axiome sind die sogenannten Mussziele der Netzplanung /2.1/.
Andererseits soll die Netzplanung auch immer an den Planungszielen Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit orientiert sein. Diese sind in Abb. 2.1 als sogenanntes Zieldreieck dargestellt.
Das Zieldreieck gibt Wunschziele vor, die es alle möglichst gut zu erreichen gilt. Spezielle äußere Gegebenheiten können auch zu einer Betonung oder Relativierung eines Wunschzieles gegenüber den anderen führen. Dies muss von Fall zu Fall untersucht werden /2.1/.
Johann Jäger, Christian Romeis, Edmond Petrossian
3. Duale Planungsmethodik
Zusammenfassung
Die geforderte hohe Versorgungszuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit für die öffentlichen Energieversorgungsnetze (EVU‐Netze) einerseits und der Zwang zu raschen sowie kostengünstigen REA‐Anschlüssen andererseits führen zu netzplanerischen Konfliktsituationen. Zur Lösung des Konfliktes wurde die Duale Planungsmethodik entwickelt.
Bei der Dualen Netzplanung werden das EVU‐Netz und das REA‐Einspeisenetz zunächst getrennt voneinander entsprechend ihrer spezifischen Wunsch‐ und Muss‐Ziele geplant und anschließend zusammengeführt. Die Schritte der Dualen Planungsmethodik sind in Abb. 3.1 schematisch dargestellt.
Die Notwendigkeit der Dualen Netzplanung ergibt sich aufgrund unterschiedlicher Kriterien und Vorgaben, wie z. B. der Versorgungszuverlässigkeit und Lebensdauer der Anlagen. Bei reinen EVU‐Netzen spielt das (n − 1)‐Kriterium eine zentrale Rolle, da hierdurch die geforderte hohe Versorgungszuverlässigkeit gewährleistet werden kann.
Johann Jäger, Christian Romeis, Edmond Petrossian
4. Anwendung der Dualen Planungsmethodik
Zusammenfassung
Im Folgenden werden Vorgehensweise und Ergebnisse der Dualen Planungsmethodik am Beispiel der Netzanbindung von Windkraftanlagen (WKA) im Modelllandkreis, auch unter Einbeziehung vorhandener und zukünftiger Photovoltaikanlagen, dargelegt.
Die Arbeitsschritte hierbei sind:
  • Informationssammlung des Netzgebietes des Modelllandkreises,
  • EVU‐Netzanalyse und EVU‐Netzplanung,
  • Planung der WKA‐Einspeisenetze,
  • EVU/WKA‐Anschluss‐/Ausbauplanung.
Johann Jäger, Christian Romeis, Edmond Petrossian
5. Schlussfolgerungen
Zusammenfassung
Der vorliegende Leitfaden untersucht den Anschluss der Windkraftanlagen anhand eines Modelllandkreises ans öffentliche Netz der Elektrizitätsversorgung und arbeitet für dieses Fallbeispiel konkrete Anschlusskonzepte aus. Die Ausführungen sind andererseits methodisch abstrakt genug und allgemein gehalten, dass diese hinsichtlich einer nachhaltigen Anbindung von REA im Binnenland Pilotcharakter erfüllen und die Ergebnisse auf andere Netzsituationen übertragen werden können.
Die klassischen Methoden der Netzplanung reichen nicht mehr aus, um den Anschluss von REA methodisch geeignet zu bewerkstelligen. Dazu wurde die Duale Planungsmethodik eingeführt. Sie verbindet bewährte Planungsmethoden zu einer Gesamtstruktur, die den neuen Anforderungen gerecht wird und deren Ergebnisse für den REA‐Anschluss aus netzplanerischer Sicht als nachhaltig zu bezeichnen sind.
Die Planungsschritte einer solchen dualen Planung müssen langfristiger angelegt sein als bei einem operativen Vorgehen. Es sind kurzfristig höhere Investitionen aufzuwenden. Der Nutzen wird mittel‐ bzw. langfristig sichtbar sein, wie in Abb. 5.1 dargestellt.
Johann Jäger, Christian Romeis, Edmond Petrossian
Backmatter
Metadata
Title
Duale Netzplanung
Authors
Johann Jäger
Christian Romeis
Edmond Petrossian
Copyright Year
2016
Electronic ISBN
978-3-658-12730-5
Print ISBN
978-3-658-12729-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-12730-5