Planungs und Betriebsgrundsätze für städtische Verteilnetze : Leitfaden zur Ausrichtung der Netze an ihren zukünftigen Anforderungen / Bergische Universität Wuppertal, Siemens ; Hauptautoren dieser Studie: Patrick Wintzek, Shawki Alsayed Ali, Julian Monscheidt, Ben Gemsjäger, Dr.-Ing. Adam Slupinski ; Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek. Wuppertal, 2021
Inhalt
- Kurzfassung
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen der strategischen Netzplanung
- 3 Analyse der Stadtentwicklung
- 4 Technische Rahmenbedingungen
- 4.1 Grundlagen im Bereich konventioneller Lasten
- 4.2 Grundlagen im Bereich der elektrifizierten Individualmobilität
- 4.3 Grundlagen im Bereich des elektrifizierten öffentlichen Personennahverkehrs
- 4.4 Grundlagen im Bereich von Power-to-X-Anlagen
- 5 Ökonomische Rahmenbedingungen
- 5.1 Investitionen für konventionelle Lasten
- 5.2 Investitionen für die elektrifizierte Individualmobilität
- 5.3 Investitionen für den elektrifizierten öffentlichen Personennahverkehr
- 5.4 Investitionen für Power-to-X-Anlagen
- 6 Regulatorische Rahmenbedingungen
- 6.1 Einsatz von konventionellen Lasten
- 6.2 Einsatz von elektrifizierter Individualmobilität
- 6.3 Einsatz von elektrifiziertem öffentlichen Personennahverkehr
- 6.4 Einsatz von Power-to-X-Anlagen
- 6.5 Anreizregulierung
- 7 Netztechnische Rahmenbedingungen
- 7.1 Betriebspunkte
- 7.2 Spannungshaltung
- 7.3 Betriebsmittelbelastbarkeit
- 7.4 Weitere Kenngrößen
- 7.5 Identifikation von Grenzwertverletzungen
- 7.6 Nennleistungen und Gleichzeitigkeitsberechnung
- 8 Szenarienentwicklung
- 8.1 Methode der Szenarienentwicklung
- 8.2 Szenarien für konventionelle Lasten
- 8.3 Szenarien für die elektrifizierte Individualmobilität
- 8.4 Szenarien für den elektrifizierten öffentlichen Personennahverkehr
- 8.5 Szenarien für Power-to-X-Anlagen
- 8.6 Szenarien für dezentrale Photovoltaikanlagen
- 8.7 Gesamtübersicht der ausgewählten Szenarien
- 9 Regionalisierung
- 9.1 Methode und Datengrundlage
- 9.2 Regionalisierung von Elektromobilität
- 9.2.1 Verteilung von Ladeinfrastruktur in Niederspannungsnetze
- 9.2.2 Verteilung von Ladeinfrastruktur in Mittelspannungsnetze
- 9.2.3 Verteilung von Ladeinfrastruktur in Hochspannungsnetze
- 9.3 Regionalisierung von Wärmepumpen in Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze
- 9.4 Regionalisierung von Photovoltaikanlagen in Niederspannungsnetze
- 10 Ermittlung repräsentativer Netzstrukturen
- 10.1 Datengrundlage
- 10.2 Clusterungsverfahren
- 10.3 Netzauswahl für die Niederspannung
- 10.4 Netzauswahl für die Mittelspannung
- 10.5 Netzauswahl für die Hochspannung
- 10.6 Korrelation zwischen der Nieder- und Mittelspannung
- 11 Konventionelle Planungs- und Betriebsvarianten
- 11.1 Konventionelle Planungsmaßnahmen in der Niederspannung
- 11.2 Konventionelle Planungsmaßnahmen in der Mittelspannung
- 11.3 Konventionelle Planungsmaßnahmen in der Hochspannung
- 11.4 Grenzen des konventionellen Ausbaus
- 12 Innovative Planungs- und Betriebsvarianten
- 12.1 Methode im Rahmen innovativer Zielnetzplanungen
- 12.2 Betriebsmittel und Technologien
- 12.2.1 Spannungsregelung am HS/MS-Umspannwerk
- 12.2.1.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.1.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.1.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.1.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.2 Regelbarer Ortsnetztransformator
- 12.2.2.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.2.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.2.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.2.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.3 Einzelstrangregler
- 12.2.3.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.3.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.3.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.3.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.4 Dezentrales Netzautomatisierungssystem
- 12.2.4.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.4.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.4.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.4.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.5 Energiespeicher
- 12.2.5.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.5.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.5.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.5.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.6 Blindleistungsmanagement
- 12.2.6.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.6.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.6.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.6.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.7 Dynamisches Lastmanagement
- 12.2.7.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.7.2 Modellierung und Planungsmethode in der Niederspannung
- 12.2.7.3 Modellierung und Planungsmethode in der Mittelspannung
- 12.2.7.4 Modellierung und Planungsmethode in der Hochspannung
- 12.2.7.5 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.7.6 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.8 Auslastungsmonitoring
- 12.2.8.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.8.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.8.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.8.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.9 Hochtemperaturleiter
- 12.2.9.1 Wirkungsweise und Anwendungsfälle
- 12.2.9.2 Modellierung und Planungsmethode
- 12.2.9.3 Normen und Regelwerk im Planungsprozess
- 12.2.9.4 Auswirkungen auf den Netzbetrieb
- 12.2.10 Leistungsflussregeleinrichtung
- 12.3 Anwendung im Leitfaden
- 13 Technisch-wirtschaftliche Bewertung
- 13.1 Bewertungskriterien
- 13.2 Bewertungsmethode
- 13.3 Bestimmung der Investitionskosten und Kostenentwicklung
- 13.4 Bestimmung der Betriebskosten
- 13.5 Technologiespezifische Einzelheiten bei der Kostenberechnung
- 14 Ableitung von neuen Planungs- und Betriebsgrundsätzen
- 14.1 Spannungsebenenübergreifende Grundsätze
- 14.2 Niederspannung
- 14.2.1 Grundlegende Konzepte
- 14.2.2 Technisch-wirtschaftliche Bewertung
- 14.2.3 Planungs- und Betriebsgrundsätze für städtische Niederspannungsnetze
- 14.2.4 Entscheidungspfad für die strategische Netzplanung
- 14.3 Mittelspannung
- 14.3.1 Grundlegende Konzepte
- 14.3.2 Technisch-wirtschaftliche Bewertung
- 14.3.3 Planungs- und Betriebsgrundsätze für städtische Mittelspannungsnetze
- 14.3.4 Entscheidungspfad für die strategische Netzplanung
- 14.4 Hochspannung
- 15 Zusammenfassung und Ausblick
- 16 Literaturverzeichnis
- 17 Anhang
- 17.1 Modellgrenzen
- 17.2 Betriebsmittelkosten
- 17.3 Steckbriefe
- 17.4 Sekundärbewertungsmodell
- 17.5 Elektrifizierte Tankstellen
- 17.6 Leistungsscheiben bezogen auf die Leitungslänge in der Hochspannungsebene
- 17.7 Stützwerte der Gleichzeitigkeitsfaktoren für Elektromobilität
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- Begriffsbestimmungen und Definitionen