Analyse zukünftiger Netzbelastungen unter Berücksichtigung von Unsicherheiten zur Anwendung in der risikobasierten Netzplanung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Rehtanz
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394516645

Durch die Integration von Erneuerbaren Energien Anlagen (EEA), dem gleichzeitigen Rückbau der konventionellen Kraftwerke, der Lastzunahme durch Sektorenkopplung und der Liberalisierung der Energiemärkte ergeben sich große Unsicherheiten im zukünftigen elektrischen Energiesystem und somit auch in der Belastung der elektrischen Energienetze. Aufgrund langer Planungshorizonte für den Netzausbau müssen unter den unsicheren Entwicklungen Investitionsentscheidungen für den Netzausbau getroffen werden. Im Rahmen des Projektes soll aufbauend auf bestehenden Kooperationen zwischen dem Antragsteller Rehtanz und Prof. Blanco der Unv. Asuncion, Paraguay, ein mathematisch und technisches Gesamtmodell entwickelt werden, dass zur Planung des Übertragungsnetzes unter Unsicherheiten eingesetzt werden kann. Dieses ermöglicht, zukünftige Netzbelastungen unter Berücksichtigung von realen Unsicherheiten zu bestimmen, zu analysieren und daraus optimale Investitionsentscheidungen abzuleiten. Dazu müssen zunächst Unsicherheiten analysiert und stochastisch modelliert werden. Die Unsicherheiten bezüglich der Ausgestaltung des Erzeugungsparks sollen mithilfe der Szenariotechnik für verschiedene Stützjahre abgebildet werden. Bei weitere Unsicherheiten werden multivariate Verteilungsfunktionen angestrebt, wozu sog. Copula verwendet werden, die nichtlineare Korrelationen berücksichtigen. Hieraus wird ein Gesamtmodell abgeleitet, das jedem Szenario multivariate Verteilungsfunktionen zuordnet, so dass die Eingangsgrößen je Netzknoten durch Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (WDF) und Korrelationen nachgebildet werden. Das Ergebnis stellt im weiteren Schritt die Eingangsgröße für die probabilistische Lastflussrechnung dar. Mithilfe dieser wird die WDF der Leitungsbelastung bestimmt. Hierfür sollen die Ansätze der Point-Estimate-Methode weiterentwickelt werden, so dass eine Anwendung der Methode an realen Netzen ermöglicht wird. Das Verfahren soll durch Monte-Carlo-Simulationen verifiziert werden. Zur Planung des Energienetzes ist anschließend eine Methode erforderlich, die anhand der erwarteten Leitungsbelastungen optimale Investitionsentscheidungen unter Unsicherheiten trifft. Hierfür werden die Ergebnisse der Netzanalyse zunächst ausgewertet und die Ergebnisse gebündelt. Anschließend wird eine Kostenfunktion abgeleitet, die als Basis für die Anwendung der Realoptionsanalyse verwendet wird. Hierfür soll der Ansatz der Pfadintegrale verwendet werden.Dieser Ansatz stellt eine völlig neue Herangehensweise im Vergleich zum Stand der Technik dar, bei dem die Unsicherheiten kaum berücksichtigt werden und probabilistische Lastflussrechnungen bisher lediglich an kleinen Testnetzen verwendet werden. Auch die Kopplung der probabilistischen Lastflussrechnung mit der Realoptionsanalyse fand bisher nicht statt und bietet vielfältige neue Möglichkeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Paraguay
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerardo Blanco