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Automatisierte Zielnetzplanung zur Entwicklung von innovativen Planungsgrundsätzen für ländliche Niederspannungsnetze in Europa / Kevin Christopher Cibis. Berlin : epubli, 2022
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Hintergrund und Motivation
1.2 Stand der Wissenschaft und Technik
1.3 Zielsetzung der Arbeit und Forschungsfrage
1.4 Projektunterstützung und Datenbasis
1.5 Aufbau der Arbeit
2 Planungsaufgabe in der NS-Ebene
2.1 Struktur von Niederspannungsnetzen und verbreitete Betriebsmittel
2.1.1 Grundlegender Aufbau von Niederspannungsnetzen
2.1.2 Standardbetriebsmittel
2.1.3 Topologische Besonderheiten in der NS-Ebene
2.2 Technische Anforderungen und Rahmenbedingungen der Netzplanung
2.2.1 Spannungskriterien
2.2.2 Belastungskriterien
2.2.3 Zuverlässigkeit der Versorgung
2.3 Ökonomische Rahmenbedingungen
2.4 Grundlegende Konzepte der Netzplanung
2.4.1 Grundsatzplanung
2.4.2 Struktur- und Ausführungsplanung
2.5 Konventionelle Lösungsoptionen für die Netzertüchtigung
2.6 Innovative Lösungsoptionen für die Netzertüchtigung
2.6.1 Regelbare Ortsnetztransformatoren
2.6.2 Einzelstrangregler
2.6.3 Statische Spitzenkappung
2.6.4 Dynamische Spitzenkappung
2.6.5 Spannungsabsenkung am Umspannwerk
2.7 Gewonnene Erkenntnisse
3 Automatisierte und optimierte Zielnetzplanung
3.1 Anforderungen an die automatisierte Zielnetzplanung
3.1.1 Aufgabenstellung und Anforderungskatalog
3.1.2 Definition des Optimierungsproblems
3.1.3 Berücksichtigte Netzertüchtigungsvarianten
3.2 Auswahl der Simulationsumgebung und Datenaufbereitung
3.2.1 Auswahl der Simulationsumgebung
3.2.2 Auswahl des Optimierungsalgorithmus
3.2.3 Modellierung der Niederspannungsnetze
3.3 Verfahrensentwicklung
3.3.1 Modellierung der betrachteten Technologien und Netzertüchtigungsvarianten
3.3.2 Definition des Optimierungsproblems im gewählten Optimierungsalgorithmus
3.3.3 Entwicklung einer GIS-Schnittstelle zur Berücksichtigung realer Trassenverläufe
3.3.4 Szenarienentwicklung
3.4 Anwendung des Genetischen Algorithmus in der automatisierten Zielnetzplanung
3.4.1 Anwendung und Funktionsweise des Genetischen Algorithmus
3.4.2 Ablauf und Parametrierung der Software zur automatisierten Zielnetzplanung
4 Anwendung der automatisierten Zielnetzplanung
4.1 Validierung der Ergebnisse der Software zur automatisierten Zielnetzplanung
4.2 Zielnetzplanung typischer europäischer Niederspannungsnetze
4.2.1 Beispielhaftes Niederspannungsnetz aus Deutschland
4.2.2 Beispielhaftes Niederspannungsnetz aus dem Vereinigten Königreich von Großbritannien und Nordirland
4.2.3 Beispielhaftes Niederspannungsnetz aus Norwegen
4.2.4 Beispielhaftes Niederspannungsnetz aus Portugal
4.2.5 Vergleich der europäischen Beispielplanungen
4.3 Gesamtheit der Planungsergebnisse
4.3.1 Ökonomischer Vergleich der Netzertüchtigungsvarianten
4.3.2 Technischer Vergleich der Netzertüchtigungsvarianten
4.3.3 Abschließende Bewertung der Netzertüchtigungsvarianten
4.4 Sensitivitätsanalysen
4.4.1 Berücksichtigung neuer Trassenverläufe
4.4.2 Einfluss der Position des analysierten Niederspannungsnetzes im überlagerten MS-Netz und Möglichkeit der SUW
4.4.3 Einfluss unterschiedlicher Verteilungen der Einspeiser im analysierten Niederspannungsnetz
4.4.4 Vergleich von konsekutiver Planung und langfristiger Zielnetzplanung
4.4.5 Priorisierung von NS-Netzen im Zielnetzplanungsprozess
4.4.6 Abschließende Bewertung der Sensitivitätsanalysen
5 Innovative Planungsgrundsätze für Niederspannungsnetze in Europa
5.1 Methode zur Entwicklung innovativer Planungsgrundsätze
5.2 Einordnung der Netze in den europäischen Kontext
5.3 Integration von Erkenntnissen weiterer europäischer Partner
5.3.1 Multiobjektive Optimierungen für Netzplanungen
5.3.2 Bewertung der Abregelung von Einspeisern in Netzautomatisierungs-systemen
5.3.3 Entwicklung von Last- und Erzeugungsprofilen
5.3.4 Zusammenfassung der Ergebnisse aus den Forschungsschwerpunkten der Partnerinstitutionen
5.4 Entwicklung innovativer Planungsgrundsätze für NS-Netze in Europa
5.4.1 Planungsgrundsatz 1: Einsparpotenzial durch innovative Lösungsoptionen
5.4.2 Planungsgrundsatz 2: Einsatz von modernen Werkzeugen
5.4.3 Planungsgrundsatz 3: Vorbereitung auf eine ungewisse zukünftige PVA-Entwicklung
5.4.4 Planungsgrundsatz 4: Spannungsebenenübergreifende Betrachtungsweise
5.4.5 Planungsgrundsatz 5: Einsatz von Spannungsreglern
5.4.6 Planungsgrundsatz 6: Spitzenkappung von PVA
5.4.7 Planungsgrundsatz 7: Optimierung neuer Kabeltrassen
5.4.8 Planungsgrundsatz 8: Integration von Ergebnissen eines langfristigen Zielnetzes
5.4.9 Planungsgrundsatz 9: Priorisierung von NS-Netzen im Planungsprozess
5.4.10 Planungsgrundsatz 10: Strategische Ausrichtung des zukünftigen Netzplanungsprozesses
5.5 Reflexion und Bewertung
5.5.1 Methodenreflexion
5.5.2 Getroffene Annahmen und Unschärfen in der Modellbildung
5.5.3 Einordnung der Ergebnisse und Erkenntnisse
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Verzeichnisse
7.1 Literaturverzeichnis
7.2 Abkürzungsverzeichnis
7.3 Formelverzeichnis
7.4 Publikationsverzeichnis
8 Anhang
8.1 Kostenannahmen
8.2 Verwendete PVA-Zeitreihe
8.3 Histogramm der Anlagengrößen
8.4 Planungsbeispiele
8.4.1 Planungsbeispiel deutsches NS-Netz
8.4.2 Planungsbeispiel NS-Netz aus dem VK
8.4.3 Planungsbeispiel norwegisches NS-Netz
8.4.4 Planungsbeispiel portugiesisches NS-Netz
8.5 Netzstrukturkennwerte und schematische Darstellung des Land- und Dorfnetzes
8.6 Netzstrukturkennwerte der deutschen Stichprobe
8.7 Netzstrukturkennwerte der europäischen Beispielnetze