Linearisierungsmethoden zur Modellierung des kurativen Engpassmanagements

von Jonas Mehlem

165 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Die Umsetzung der klimapolitischen Ziele der deutschen Bundesregierung führen zu steigenden Anforderungen an die Transportaufgabe im deutschen Übertragungsnetz. Um diesen zu begegnen, streben die deutschen Übertragungsnetzbetreiber eine höhere Auslastung des Übertragungsnetzes an. Diese soll durch die Einführung eines kurativen Engpassmanagements
und den Einsatz leistungsflusssteuernder Phasenschiebertransformatoren als Engpassbehebungsmaßnahme geschehen. Dadurch erhöht sich der bereits hohe Koordinations- und Rechenaufwand bei der Ermittlung von Engpassbehebungs-maßnahmen. Insbesondere die ausfallspezifische Dimensionierung des Einsatzes kurativer Engpassbehebungsmaßnahmen
geht mit einer starken Komplexitätssteigerung einher. Der Einsatz von Linearisierungsmethoden zur Modellierung des kurativen Engpassmanagements hat sich daher zur Reduktion der Komplexität als Stand der Technik etabliert. Dies ermöglicht insbesondere eine schnelle Berechnung von Ausfallsituationen und den Auswirkungen der entsprechenden kurativen Engpassbehebungsmaßnahmen. Die Kombination von nichtlinearen Leistungsflussgleichungen und dem nichtlinearen Verhalten von Phasenschiebertransformatoren führen bei dem Einsatz von Linearisierungsmethoden zu Modellierungsfehlern, sogenannte Linearisierungsfehler. Ohne geeignete Abhilfemaßnahmen können Linearisierungsfehler zu einer Nichterkennung von verbleibenden Überlastungen und damit einer Gefährdung der Netzsicherheit führen. Etablierte Abhilfemaßnahmen
wie die Verwendung einer sukzessiv linearen Programmierung zielen auf die Reduktion von Linearisierungsfehlern im Normalzustand, nicht jedoch in Ausfallsituationen ab, welche für die Bestimmung der kurativen Engpassbehebungsmaßnahmen besonders relevant sind.
Diese Arbeit hinterfragt daher, welche Auswirkungen die Verwendung von Linearisierungsmethoden bei der Modellierung des kurativen Engpassmanagements, insbesondere bei der Ausfallberechnung, auf unerkannte Überlastungen hat. Dies gilt aufgrund ihrer zusätzlichen Nichtlinearität im Besonderen für den Einsatz von Phasenschiebertransformatoren als kurative Engpass-behebungsmaßnahme. Ebenso werden geeignete Abhilfemaßnahmen identifiziert, die eine Berechnung der kurativen Engpassbehebungsmaßnahmen ohne unerkannte verbleibende Überlastungen bei weiterhin möglichst geringem Rechenaufwand ermöglichen. Hierzu wurde ein neuartiges Optimal Power Flow (OPF)-Modell zur Berechnung von kurativen
Engpassbehebungsmaßnahmen auf Basis von Linearisierungsmethoden entwickelt. Diese beinhaltet eine detaillierte Abbildung von betriebsmittelspezifischen und witterungsabhängigen dauerhaften und temporären Strombelastbarkeiten sowie die Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den vorbelastungsabhängigen temporären Strombelastbarkeiten und
der sich im Rahmen der Optimierungsrechnungen ändernden Vorbelastungen. Durch die Verwendung einer sukzessive linearen Programmierung und einer wahlweisen Modellierung der Ausfallrechnung mittels Linearisierungsmethode oder detaillierter nichtlinearer Leistungsflussberechnungen ermöglicht das entwickelte OPF-Modell eine Identifikation und Vermeidung von
unerkannten Überlastungen, die sich durch Anwendung von Linearisierungsmethoden ergeben können. Das OPF-Modell bleibt dabei ähnlich performant wie beim bisherigen präventiven Engpassmanagement.
In dieser Arbeit wird das OPF-Modell zur Berechnung kurativer Engpassbehebungsmaßnahmen für ein exemplarisches Szenario des deutschen Übertragungsnetzes angewendet. Die exemplarischen Untersuchungen verifizieren die Forschungsthese, dass Linearisierungsmethoden in der Ausfallrechnung bei Einsatz von Phasenschiebertransformatoren als kurative Engpass-behebungsmaßnahme zu unerkannten Überlastungen auf einzelnen Leitungen führen kann, und belegen die Fähigkeiten des OPF-Modells, diese zu identifizieren und zu beheben.

• Reihe: ABEV Aachener Beiträge zur Energieversorgung
• ISBN: 9783982635477
• Erscheinungsdatum: 01.08.2025
• Genre: Technik/Wärmetechnik, Energietechnik, Kraftwerktechnik
• Verlag: printproduction M. Wolff