Risikooptimierte Instandhaltungs- und Ausbauplanung von elektrischen Energieversorgungssystemen unter Berücksichtigung von Planungsunsicherheiten
Final Report Abstract
Die gegenwärtigen energiepolitischen Zielsetzungen der Bundesregierung stellen die Betreiber elektrischer Netze vor neue Herausforderungen. Die Umsetzung der Energiewende ist nicht ohne eine Anpassung der gegenwärtigen Netzinfrastruktur möglich. Zudem sind die Netzbetreiber durch die Regulierung einem erhöhten Druck ausgesetzt, ihre Netzkosten zu senken. Den Investitionen steht insbesondere in den Verteilnetzen ein hoher Modernisierungsbedarf gegenüber. Wichtige Entscheidungen über Erneuerungen oder Erweiterungen der bestehenden Netze müssen daher mit Rücksicht auf die langfristigen Anforderungen erfolgen. Aufgrund von Planungsunsicherheiten sind Investitionen jedoch mit Risiken verbunden. Folglich erfordert eine nachhaltige Netzentwicklung die langfristige strategische Ausrichtung der Netzplanung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erforschung eines Planungsansatzes zur Identifikation optimaler Entscheidungen für die strategische Netzplanung. Durch Realoptionen lassen sich die vielfältigen Handlungsoptionen in einem Entscheidungsmodell abbilden. Zur Lösung des mehrperiodischen stochastischen Optimierungsmodells kommt ein Monte-Carlo-basierter Ansatz zur Anwendung. Die Modellanwendungen zeigen, dass das Ergebnis wesentlich vom Umgang mit Unsicherheiten und der Bewertung der Risiken abhängt. Synergieeffekte entstehen einerseits aus einer integrierten Betrachtung alterungsbedingter Erneuerungen und Erweiterungen aufgrund erforderlicher Netzkapazitäten. Andererseits beeinflusst Flexibilität in der Planung die Bewertung langfristiger Netzentwicklungsstrategien. Die entwickelte Strategie-Matrix ermöglicht dabei die Abbildung und Bewertung des Handlungsspielraums für das aktive Management von Netzinvestitionen. Anhand der Flexibilität lassen sich jene Maßnahmen identifizieren, deren Realisierung zum Planungszeitpunkt noch ungewiss ist. Darüber hinaus wird die Vorteilhaftigkeit evaluiert, die ein Aufschub der Planungsentscheidung oder die Variation von Planungskriterien für den Netzplaner bieten. Vor allem bei hohen Planungsunsicherheiten und unter erhöhtem Kostendruck gewinnen flexible Strategien dabei an Bedeutung. Der entwickelte Planungsansatz eröffnet eine neue Perspektive für die strategische Planung elektrischer Netze. Eine nachhaltige Netzentwicklung verlangt ein ganzheitliches Asset-Management, das sowohl den heutigen als auch den zukünftigen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gleichermaßen Rechnung trägt. Die vorliegende Arbeit schafft dafür eine theoretische Grundlage. Darüber hinaus formuliert sie neue Fragestellungen und Perspektiven für zukünftige Anschlussforschungen. Ferner entstand durch die geförderte Forschungsreise eine enge wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Prof. Dr.-Ing. G. Blanco von der Universidad Nacional de Asunción. Eine Fortführung der bilateralen Kooperation durch eine auf diesem Projekt aufbauende Forschungsarbeit wird angestrebt.
Publications
- „Strategic Investments and Regulatory Framework for Distribution System Planning under Uncertainty - An option game approach“, in IEEE Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS 2012), Istanbul/Türkei, 2012
Osthues, M.; Blanco, G.; Rehtanz, C.
- „Investment strategies as a portfolio of real options for distribution system planning under uncertainty“, in IEEE PES Power Tech Conference 2013, Grenoble/Frankreich, 2013
von Haebler, J.; Osthues, M.; Rehtanz, C.; Blanco, G.
- „Techno-economic evaluation of corrective actions for efficient attainment of (N-1)-security in operation and planning“, in IEEE Power & Energy Society General Meeting, Vancouver/Kanada, 2013
Müller, S.; Osthues, M.; Rekowski, C.; Häger, U.; Rehtanz, C.
- „Bewertung der Handlungsflexibilität für die risikobasierte Planung elektrischer Netze“, Göttingen : Sierke, Dissertation, TU Dortmund, 2014
Osthues, M.
