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.