Anwendung von Optimal Power Flow auf Niederspannungsnetze bei verstärkter dezentraler Erzeugung

Abstract

Die klassische Energieversorgung ist durch eine zentrale Organisation, wo Großkraftwerke direkt in die Hoch- und Höchstspannungsebene einspeisen, bestimmt. Durch diese vertikale Struktur erfolgt der Transport vorwiegend über die höchste Spannungsebene in Richtung der Mittel- und Niederspannungsverteilnetze.<br />In den letzten Jahren ist, aufgrund rechtlicher und technischer Rahmenbedingungen, ein deutlicher Wandel in der Energieversorgung zu erkennen. Im Niederspannungsnetz werden vermehrt viele kleine Erzeugungseinheiten angeordnet, deren erzeugte Leistung den Verbrauchern dort direkt zu Verfügung gestellt wird. Durch diese dezentrale Organisation resultieren viele Vorteile, wodurch sich diese Entwicklung in Zukunft zunehmend verstärken wird.<br />In der vorliegenden Arbeit werden Anwendungen des Optimalen Lastflusses (OPF) auf Niederspannungsnetze mit verstärkter dezentraler Einspeisung untersucht.<br />Dabei wird spezielles Augenmerk auf die Optimierung der Verteilnetze gelegt. Für die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Analysen wird die Netzberechnungssoftware NEPLAN verwendet.<br />Nach einer umfassenden Definition des OPF-Begriffs, wird in MATLAB ein OPFAlgorithmus implementiert. Die Ergebnisse des Modells werden mit NEPLAN validiert.<br />Anschließend erfolgt die Betrachtung zweier Modellnetze. Diese bilden die Grundlage der weiteren Analysen. Sie werden in NEPLAN modelliert und ihre Lastcharakteristik bestimmt. In den Niederspannungsnetzen sind Photovoltaik-Anlagen und Mikrogasturbinen angeordnet. Zur Analyse der Ausgangssituation werden Lastflussberechnungen sowohl mit, als auch ohne dezentrale Einspeisungen durchgeführt.<br />In den zentralen Analysen dieser Arbeit wird das sich durch den OPF bietende Potential untersucht. Darin werden in verschiedenen Szenarien die Mikrogasturbinen bzw.<br />die Stufenstellungen der Niederspannungstransformatoren durch den OPF geführt. Zusätzlich werden verschiedene PV-Ausbaufälle betrachtet. Durch die starke Volatilität der Photovoltaik erhalten die Ergebnisse eine stochastische Komponente.