Integrierte techno-ökonomische Stromsystemplanung von Übertragungs- und Verteilnetzen (Müller et al. 2019)

Die Energiewende hin zu erneuerbarer und stärker dezentraler Stromerzeugung löst den Bedarf an Netz- und Speicherausbau auf allen Spannungsebenen aus. Die heutige Planung von Stromnetzen konzentriert sich auf bestimmte Spannungsebenen oder räumliche Auflösungen. In dieser Arbeit stellen wir ein Open-Source-Softwaretool eGo vor, das in der Lage ist, den Netz- und Speicherausbau über alle Spannungsebenen hinweg in einem entwickelten Top-Down-Ansatz zu optimieren. Die Betriebs- und Investitionskosten werden durch die Anwendung eines linearen optimalen Leistungsflusses über mehrere Perioden unter Berücksichtigung der Netzinfrastruktur der Höchst- und Hochspannungsebene (380 bis 110 kV) minimiert. Damit wird die gängige Unterscheidung von Übertragungs- und Verteilnetz teilweise aufgelöst und die Hochspannungsebene in das Optimierungsproblem integriert. Konsequent werden optimierte Abregelungs- und Speichereinheiten im Mittelspannungsnetz zugeordnet, um den Mittel- und Niederspannungsnetzausbaubedarf zu senken und konsequent zu ermitteln. Hier wurden heuristische Optimierungsmethoden unter Verwendung des nichtlinearen Leistungsflusses entwickelt. Aus der Anwendung des Tools auf Zukunftsszenarien leiteten wir einen kosteneffizienten Netz- und Speicherausbau für alle Spannungsebenen in Deutschland ab. Durch den integrierten Ansatz können durch den Speicheraus- und -abregelung die Netzausbaukosten in Mittel- und Niederspannungsnetzen deutlich gesenkt werden und gleichzeitig der optimalen Funktion des Gesamtsystems dienen. Dennoch war der kostensenkende Effekt für ganz Deutschland marginal. Stattdessen führte die Berücksichtigung realistischer, räumlich differenzierter Zeitreihen zu erheblichen Gesamteinsparungen.

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