Heuristisches Verfahren zur statischen Ausbauplanung von Verteilnetzen mit großen Windparks

Abstract

Mit der Liberalisierung der Elektrizitätswirtschaft wurde von der Europäischen Union, aus den Gründen der Schonung der Umwelt und der steigenden Importabhängigkeit von Energie-trägern, die Förderung erneuerbarer Energieträger beschlossen, die auch in Österreich zu einem starken Ausbau der Windenergie führt. Der Einsatz dargebotsabhängiger Energieträger kann eine Verschlechterung der Spannungsqualität in den Verteilnetzen bewirken. Um eine dauerhafte Verschlechterung der Versorgungsqualität in den Verteilnetzen zu vermeiden sind Netzausbaumaßnahmen notwendig.<br />In dieser Arbeit wird ein heuristisches Verfahren zur statischen mittelfristigen Ausbauplanung von elektrischen Verteilnetzen mit großen Windparks vorgestellt. Besondere Beachtung wird neben den betrieblichen und technischen Planungskriterien auf die Verbesserung der Netz-rückwirkungen, Netzverluste und der Wirtschaftlichkeit unter Einhaltung der Nebenbeding-ungen wie Spannungsqualität, thermische Belastbarkeit und Forderungen zur Versorgungs-zuverlässigkeit gelegt. Das Lösungsverfahren basiert auf dem "Best - First" Ansatz, einer informierten diskreten Suche. Als Bewertung dient die Mehrzieloptimierung von mit ihrer Auftrittswahrscheinlich-keit gewichteten Netzplanungskriterien. Die pareto-optimale Lösung wird mit einem Effizienzindex bestimmt. Das heuristische Verfahren kann zur Bestimmung von notwendigen und effektiven Ausbau-maßnahmen in Verteilnetzen mit großen Windparks und deren Kosten eingesetzt werden. Anhand eines realen Verteilnetzes, in dem viele Windparks angeschlossen sind, wird die Anwendung des vorgestellten Verfahrens demonstriert.<br />

In the course of the competitive electricity market the European Union has decided to advance renewable energy, due to the protection of the environment and the rising degree of dependence on imports of energy sources. That leads to an extensive expansion of wind power plants in Austria too. Energy with intermittent nature causes a degradation of the power quality in distribution networks. Accordingly expansion measures in distribution networks are necessary to avoid a permanent degradation of the power quality.<br />This thesis presents a heuristic algorithm which enables a static, medium-term expansion planning of electrical distribution networks with huge wind farms. Particular attention is given to improvement of the circuit feedbacks, losses of the network and economic efficiency.<br />Operational and technical constraints like power quality, thermal limits and reliability must be also adhered to.<br />The solving algorithm bases on the "Best - First" approach, an informed search method. The "Multi Objective Optimisation" acts as an assessment of net planning criteria, which are weighted with their probability. The pareto-optimal solution is identified by an efficiency index.<br />The heuristic algorithm can be used to determine necessary and effective expansion measures in distribution networks with huge wind farms and their costs. The application is demonstrated on behalf of a realistic distribution network with huge wind farms.<br />