Application of a network reduction approach on an energy system model and the impact of different node aggregations on the curtailment of renewable energy generation

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Abbildung von Last und Erzeugern an den Übertragungsnetzknoten eines Energiesystemmodells. Dazu wird eine Recherche zu bereits vorhandenen Lösungen der Lastfussberechnung durchgeführt und untersucht, ob sich die Ansätze auf das Optimierungsmodell REMix (Renewable Energy Mix) anwenden lassen. Die Integration eines Lastflussmodells in ein Modell zur Energiesystemoptimierung stellt dabei besonders hohe Anforderungen an die Berechnungszeit. Während die Berechenungszeit für eine hohe Anzahl Knoten so niedrig wie möglich bleiben soll, dürfen Lastfluss und Eigenschaften wie Übertragungsverluste und -kapazitäten des Netzmodells nicht zu stark von denen des realen Netzes abweichen. Aus diesem Grund müssen aus der Elektrotechnik bekannte Anwendungen abgewandelt werden. Mehrere Methoden zur Netzwerkreduktion, die die obigen Anforderungen erfüllen, wurden evaluiert. Gewählt wurde ein Ansatz von Di Shi und Daniel Tylavski, der Gebrauch von Power Transfer Distribution Factors (PTDF) macht. Im Zuge dessen wird eine Methode für die Zusammenfassung von Übertragungsleitungen zwischen zusammengefassten Knoten implementiert. Mithilfe der Methode werden unterschiedliche Zoneneinteilungen des deutschen Stromnetzes untersucht. Ein Ergebnis sind signifkante Änderungen des Kraftwerkseinsatzes in Abhängigkeit der Zonenanordnung. Zudem identifziert die Arbeit Übertragungskapazitäten und die Positionen der Stromeinspeisung als zwei wichtige Einflussfaktoren des Lastflusses.