Das eGo-Netzmodell: Ein Open-Source- und Open-Data-basiertes synthetisches Mittelspannungsnetzmodell für Verteilstromversorgungssysteme (Amme et al. 2018)
Jonathan Amme, Guido Pleßmann, Jochen Bühler, Ludwig Hülk, Editha Kötter, Peter Schwaegerl
Die zunehmende Integration erneuerbarer Energien in das Stromversorgungssystem stellt die Verteilnetze vor neue Herausforderungen. Die Planung und der Betrieb von Verteilnetzen erfordert geeignete Netzmodelle, die die Heterogenität der bestehenden Netze berücksichtigen.
In diesem Beitrag beschreiben wir eine neuartige Methode zur Erzeugung synthetischer Mittelspannungsnetze, die wir in unserem DIstribution Network GeneratOr (DINGO) angewendet haben. DINGO ist eine Open-Source-Software und nutzt frei verfügbare Daten.
Mittelspannungsnetztopologien werden auf Basis des Standorts und der Stromnachfrage in definierten Nachfragegebieten synthetisiert. Zu diesem Zweck verwenden wir GIS-Daten, die Bedarfsflächen enthalten, mit hochauflösenden räumlichen Daten zu physikalischen Eigenschaften, Landnutzung, Energie und Demografie. Die Grid-Topologie wird als Capazitated Vehicle Routing Problem (CVRP) in Kombination mit einer lokalen Suchmetaheuristik behandelt. Wir berücksichtigen auch die aktuellen Planungsgrundlagen für MS-Verteilnetze unter besonderer Berücksichtigung von Leitungsüberlastungen und Spannungsgrenzwertverletzungen. In den Modellierungsprozess haben wir Leistungsflussberechnungen zur Validierung einbezogen.
Die daraus resultierenden Gittermodell-Datensätze enthalten 3608 synthetische MV-Gitter in hoher Auflösung, die ganz Deutschland abdecken und lokale Besonderheiten berücksichtigen. Wir haben die modellierten Netzwerke mit realen Netzwerkdaten verglichen. In Bezug auf die Anzahl der Transformatoren und die Gesamtkabellänge kommen wir zu dem Schluss, dass die in dieser Arbeit vorgestellte Methode realistische Netze generiert, die zur Realisierung eines kostenoptimierten elektrischen Energiesystems verwendet werden könnten.