Auswirkungen der Energiewende auf die Zuverlässigkeit von Nieder- und Mittelspannungsnetzen / von Fabian Möhrke, M. Sc. Wuppertal, [2021]
Inhalt
- 1 Einführung
- 1.1 Entwicklungen und Herausforderungen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 1.2 Stand der Forschung
- 1.3 Ziele und Aufbau der Arbeit
- 2 Planung und Betrieb von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 2.1 Aufbau von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 2.2 Entwicklung von dezentralen Energiewandlungsanlagen, Energiespeichern und flexiblen Lasten
- 2.2.1 Entwicklung von dezentralen Energiewandlungsanlagen
- 2.2.2 Entwicklung von Energiespeichern
- 2.2.3 Entwicklung von flexiblen Lasten
- 2.2.4 Anforderungen an Nieder- und Mittelspannungsnetze
- 2.3 Anreizregulierung und Qualitätselement
- 2.3.1 Begrifflichkeiten
- 2.3.2 Hintergrund der Anreizregulierung
- 2.3.3 Regulierungsformel
- 2.3.4 Qualitätselement
- 2.4 Entwicklung der Zuverlässigkeit
- 2.4.1 Entwicklung der Zuverlässigkeitskenngrößen
- 2.4.2 Einzelstörungen, Störungsursachen und Ausfallorte
- 2.5 Zielnetzplanung von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 2.6 Zuverlässigkeitsanalysen von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 2.6.1 Berechnungsverfahren und Durchführung der Zuverlässigkeitsberechnung
- 2.6.2 Zuverlässigkeitskenndaten und Ausfallarten
- 2.6.3 Markov-Modellierung für Primärtechnik-Komponenten
- 2.6.4 Zuverlässigkeitstechnische Nachbildung der Schutztechnik
- 2.6.5 Nachbildung des Netzbetriebs
- 2.6.6 Ermittlung von Netznutzungssituationen
- 2.6.7 Berücksichtigung des zeitaufgelösten Verhaltens von Netznutzern
- 2.6.8 Auswertung und Bildung von Zuverlässigkeitskenngrößen
- 2.6.9 Anforderungen an Erweiterungen und Gesamtmethode
- 3 Modellierung von dezentralen Energiewandlungsanlagen, Energiespeichern und flexiblen Lasten
- 3.1 Methode der Modellierung
- 3.2 Modellierung von dezentralen Energiewandlungsanlagen
- 3.2.1 Verfahren und analysierte Technologien
- 3.2.2 Modellierung von Photovoltaikanlagen
- 3.2.3 Modellierung von Windkraftanlagen
- 3.2.4 Modellierung von Biomasseanlagen
- 3.2.5 Modellierung von Laufwasserkraftwerken
- 3.2.6 Schutztechnik
- 3.2.7 Markov-Zustandsmodell für dezentrale Energiewandlungsanlagen
- 3.2.8 Modellierung des Verhaltens im Störungsgeschehen
- 3.2.9 Modellierung der zeitabhängigen Erzeugung
- 3.3 Modellierung von Energiespeichern
- 3.3.1 Verfahren und analysierte Technologien
- 3.3.2 Markov-Zustandsmodell für Energiespeicher
- 3.3.3 Betriebsstrategien
- 3.3.4 Schutztechnik
- 3.3.5 Modellierung des Verhaltens im Störungsgeschehen
- 3.4 Modellierung von flexiblen Lasten
- 3.4.1 Analysierte Technologien
- 3.4.2 Modellierung des Verhaltens von flexiblen Lasten im Störungsgeschehen
- 3.5 Erweiterte Zuverlässigkeitskenngrößen
- 3.5.1 Anlagenbezogene Zuverlässigkeitskenngrößen
- 3.5.2 Systembezogene Zuverlässigkeitskenngrößen
- 3.5.3 Grenzwertbezogene Zuverlässigkeitskenngrößen
- 3.6 Grenzen der Modellbildung
- 3.7 Schlussfolgerungen
- 4 Erweiterte Verfahren zur Zuverlässigkeitsanalyse von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 4.1 Motivation
- 4.2 Bestimmung relevanter Netznutzungssituationen
- 4.2.1 Konzeption
- 4.2.2 Clusterung von Netznutzungssituationen
- 4.2.3 Ablauf des Clustering
- 4.2.4 Kombination von Netznutzungssituationen und Ausfallkombinationen
- 4.2.5 Auswertung der Zustandsanalysen
- 4.3 Selektions- und Reduktionsverfahren
- 4.4 Grenzen der Modellbildung
- 4.5 Schlussfolgerungen
- 5 Zuverlässigkeitsanalysen realer Nieder- und Mittelspannungsnetze
- 5.1 Übersicht
- 5.2 Prinzipanalysen
- 5.2.1 Einfluss von konventionellen Netzausbaumaßnahmen
- 5.2.2 Einfluss der steigenden Durchdringung mit Elektrofahrzeugen
- 5.2.3 Einfluss von dezentralen Energiewandlungsanlagen
- 5.2.4 Einfluss von Energiespeichern
- 5.2.5 Einfluss von flexiblen Lasten
- 5.2.6 Schlussfolgerungen
- 5.3 Niederspannungsnetz mit Strahlenstruktur und niedriger Lastdichte (NS 1)
- 5.4 Niederspannungsnetz mit Randnetzen und hoher Lastdichte (NS 2)
- 5.5 Mittelspannungsnetz mit Ringnetzstruktur (MS 1)
- 5.6 Vergleichende Bewertung
- 6 Grundsätze zu den Auswirkungen der Energiewende auf die Zuverlässigkeit von Nieder- und Mittelspannungsnetzen
- 6.1 Methode zur Ableitung der Grundsätze
- 6.2 Vorstellung der Grundsätze
- 6.3 Diskussion der Methode
- 6.4 Einordnung der Ergebnisse
- 7 Zusammenfassung und Ausblick
- 8 Verzeichnisse
- 8.1 Literaturverzeichnis
- 8.2 Abkürzungen
- 8.3 Formelzeichen, Symbole und Indizes
- 8.4 Publikationen des Autors
- 8.5 Betreute studentische Arbeiten
- 9 Anhang
- 9.1 Ergänzende Informationen zum historischen Verlauf der Zuverlässigkeit
- 9.2 Ergänzende Informationen zur Modellierung von DEA
- 9.2.1 Beschreibung der Komponenten von PVA
- 9.2.2 Beschreibung der Komponenten von WKA
- 9.2.3 Beschreibung der Komponenten von BMA
- 9.2.4 Beschreibung der Komponenten von LWK
- 9.3 Zuverlässigkeitskenndaten
- 9.3.1 Zuverlässigkeitskenndaten für DEA
- 9.3.2 Zuverlässigkeitskenndaten für ENS
- 9.3.3 Ausfallarten in NS- und MS-Netzen
- 9.3.4 Zuverlässigkeitskenndaten für NS-Netze
- 9.3.5 Zuverlässigkeitskenndaten für MS-Netze
- 9.4 Ergänzende Daten für Berechnungen
- 9.5 Ergänzende Abbildungen