Definitionen und Normierungen im Systemvergleich - Informationsportal regelbare Ortsnetztransformatoren

Für den Systemvergleich von Spannungshaltungskonzepten in einzelnen Netzen und in verschiedenen Netzkategorien ist die Einführung von normierten Vergleichsgrößen nötig. Diese werden entweder auf den Ausgangszustand des Netzes oder auf die am Simulationsende vorgesehene Erzeugungskapazität bezogen. Diese Anfangswerte und Endwerte sind bekannt oder zumindest berechenbar. Ebenso werden hier die Begriffe Zubauschritt, Ausbaustufe und Durchdringung eingeführt.

Durchdringungsgrad: DDG

Durchdringungsgrad

Der Durchdringungsgrad $DDG$ beschreibt den Fortschritt des Erzeugungskapazitätszubaus in einem Netz, bezogen auf die Last. Die Bezugslast $P_{Last}$ ist dabei für jedes Netz konstant und ermittelt sich aus der Summe aller Lasten. Die zu einem konkreten Zeitpunkt installierte EZA-Leistung $P_{EZA,installiert}$ ist beispielsweise für NS-Netze die Summe aller Peak-Leistungen der installierten Photovoltaikgeneratoren. Als normierte Größe gewährleistet der $DDG$ sowohl den Vergleich zwischen den einzelnen Technologieoptionen, als auch verschiedenen Netzen untereinander.

(1) $\begin{equation*} DDG=\frac{P_{EZA,installiert}}{P_{Last}} \end{equation*}$

Der Durchdringungsgrad ermöglicht die normierte Darstellung des Netzausbaufortschritts, unabhängig vom Netz. Sind in einem Netz an allen vorgesehenen Netzanschlusspunkten Erzeugungsanlagen installiert, so ist die maximal mögliche Durchdringung erreicht.

(2) $\begin{equation*} DDG_{max}=\frac{P_{EZA,max}}{P_{Last}} \end{equation*}$

Mit dem Durchdringungsgrad und einem wählbaren Zeit-/Zubauszenario wird die Abbildung des technisch notwendigen Netzausbaus auf Zeitskalen möglich. Die zeitliche Zuordnung der Netzausbaubedarfe ist für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung essenziell.

Anschlusskapazität: NAK (natürliche, zusätzliche)

Natürliche Anschlusskapazität

Jedes Netz kann eine gewisse Erzeugungskapazität aufnehmen, ohne das ein physikalischer Netzausbau notwendig ist. Dieser Leistungswert $P_{EZA,nat}$ wird ebenfalls auf die Last bezogen.
Die natürliche Anschlusskapazität $NAK$ ist abhängig von der Zubaurichtung, aber unabhängig von der Primärmaßnahme. Für jedes Netz ergeben sich zwei $NAK$ , die auch als Durchdringungsgrade ausgedrückt werden können.

(3) $\begin{eqnarray*} NAK_{SA} & = & \frac{P_{EZA,nat,SA}}{P_{Last}} \quad = \quad DDG_{nat,SA} \\ NAK_{SE} & = & \frac{P_{EZA,nat,SE}}{P_{Last}} \quad = \quad DDG_{nat,SE} \end{eqnarray*}$

Da zur Bestimmung der nachfolgenden Kenngrößen immder die $NAK$ benötigt wird, ergeben sich immer zwei Werte bzw. eine Bandbreite.

Zusätzliche Anschlusskapazität (lösungsspezifisch)

Um die Wirksamkeit der eingesetzten Primärmaßnahmen zu bewerten, wird die zusätzliche Anschlusskapazität der Primärmaßnahme $NAK_{prim,zus}$ definiert. Sie bezieht die Addition der Leistung der natürlichen Anschlusskapazität $P_{EZA,nat,{SA \atop SE}}$ und des Leistungswerts $P_{EZA,prim,zus}$ auf die Last. Der Wert ist für jede gewählte Primärmaßnahme verschieden und wird maßgeblich von der örtlichen Entwicklung und der Höhe der einzelnen EZA-Leistungen bestimmt. $NAK_{prim,zus}$ ist daher keine konstante Größe für ein Netz, sondern dient zur Vergleichbarkeit der verschiedenen Lösungsmaßnahmen.

(4) $\begin{equation*} NAK_{prim,zus} = \frac{P_{EZA,nat,{SA \atop SE}}+P_{EZA,prim,zus}}{P_{Last}} \end{equation*}$

Die lösungsspezifische Netzanschlusskapazität $NAK_{prim,zus}$ entspricht der, nur mit der jeweiligen Primäroption und als einzige Lösungsmaßnahme, maximal möglichen installierbaren EZA-Leistung.

Integrationspotential: IP

Integrationspotential

Als gesamtes Integrationspotenzial $IP_{ges}$ einer Primärmaßnahme wird das Verhältnis der erzielbaren zur natürlichen Netzanschlusskapazität verstanden.

(5) $\begin{equation*} IP_{ges}=\frac{NAK_{prim,zus}}{NAK_{SA \atop SE}} \end{equation*}$

Besser zur Darstellung der Wirksamkeit einer Lösungsmaßnahme eignet sich das zusätzliche Integrationspotenzial $IP_{zus}$ , welches die zusätzlich durch die jeweils ergriffene Lösungsmaßnahme maximal installierbare EZA-Leistung ins Verhältnis zur natürlichen Netzanschlusskapazität setzt:

(6) $\begin{equation*} IP_{zus}=\frac{NAK_{prim,zus}}{NAK_{SA \atop SE}}-1 \end{equation*}$

Visualisierung der Definitionen des Systemvergeleichs

Der EZA-Zubau erfolgt in den Simulationen in diskreten Schritten. Nicht bei jedem Zubauschritt ist Netzausbau oder -umbau nötig. Daher wird zwischen Zubauschritten und Ausbaustufen unterschieden.

Zubauschritte und Ausbaustufen

Zubauschritte

Zubauschritte sind inkrementell nummerierte Schritte, in denen im Netz Erzeugungsleistung in diskreten Schritten zugebaut wird. Die zugebaute Leistung ist dabei zwischen den einzelnen Schnitten meist unterschiedlich. Sie errechnet sich aus der Summe vorgesehenen Erzeugungsleistung, die in allen nicht bereits vollständig ausgebauten Strängen im entsprechenden Simulationsschritt zugebaut wird. Ist kein Netzausbau nötig, so wird für den entsprechenden Zubauschritt keine Lastflussberechnung durchgeführt. Für die Kostenrechnung müssen in solchen Fällen die Verlustkosten interpoliert und die Betriebskosten berechnet werden. Erfolgt ein Netzausbau, so ist der Zubauschritt gleichzeitig eine Ausbaustufe.

Ausbaustufen

Ausbaustufen sind ebenfalls inkrementell nummerierte Schritte und bilden die Teilmenge der Zubauschritte, in denen ein Netzausbau notwendig ist. Für jede Ausbaustufe sind Lastflussdaten, eine Energiebilanz (Bezug und Rückspeisung aus/in MS-Netz), das Blindleistungsverhalten und Daten zu Netzverlusten vorhanden. Ausbaustufen bilden daher die Stützstellen der Kostenrechnung. Für den letzten Zubauschritt in einem Netz, der den Vollausbau beschreibt, wird ebenfalls eine ausführliche Lastflussrechnung durchgeführt. Im Netz ist dann an jeder vorgesehenen Stelle ein PV-Generator installiert, was einer maximalen Durchdringung entspricht.