Mehrstufige Strukturoptimierung für Höchstspannungsnetze

Durch die strukturelle Änderung der Stromerzeugung wandelt sich die Übertragungsaufgabe
der elektrischen Höchstspannungsnetze rapide. Diese Veränderungen
stellen insbesondere das elektrische Transportnetz vor große Herausforderungen.
Die ganzheitliche Optimierung des Ausbaus der Elektrizitätsnetze
unter möglichst vollständiger Betrachtung der technischen und wirtschaftlichen
Einflussgrößen ist hierbei eine wesentliche Aufgabe. In der Folge hat sich die
Netzplanungsaufgabe deutlich verkompliziert, so dass der Bedarf an adäquaten
Planungswerkzeugen hoch ist.
Gegenstand der Arbeit ist eine Erweiterung der Planungsmethode um die zeitliche
Terminierung des Netzausbaus im vorgegeben Zeitraum, bei gleichzeitiger
Gegenüberstellung von topologischen Modifikationen, d.h. konventionellem
Leitungsausbau und dem Ausbau von Speicherkapazitäten. Die Vorauswahl
der möglichen Leitungskandidaten im Optimierungsproblem erfolgt durch Wegfindungsverfahren
unter Berücksichtigung topografischer Merkmale.
Eine wesentliche Herausforderung bei der Lösung des Netzausbauproblems ist
allgemein das gleichzeitige Auftreten von Ganzzahl-Entscheidungen (Investitionsentscheidungen)
und die nichtlineare Verknüpfung mit den Zustandsvariablen
des Systems. In der Arbeit kommt eine hierarchische Benders Dekomposition
zum Einsatz, welche in vorgestellter Form geeignet ist, der grundsätzlich
nicht-konvexen Gestalt des Netzausbauproblems zu begegnen. Mit der Überführung
des Problems in ein mehrkriterielles Optimierungsverfahren wird ein
Ansatz realisiert, der simultan eine Lösungsmenge an verschiedenen Netzausbauoptionen
liefert, basierend auf dem Prinzip der Pareto-Optimalität.
Das Gesamtverfahren stellt ein transparentes und objektives Werkzeug zur
Leitungsfindung, optimalem Netzaus- bzw. Netzumbau sowie der anschließenden
Bewertung als Teil der Netzentwicklungsplanung dar.