Strategische Netzausbauplanung in vermaschten Drehstromnetzen unter besonderer Berücksichtigung der Hochspannungsgleichstromübertragung

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die strategische Netzausbauplanung in vermaschten Drehstromnetzen unter besonderer Berücksichtigung der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ). Vorgestellt wird eine Methodik, anhand derer wirkleistungsbedingter Netzausbaubedarf in einem Energieversorgungssystem effizient mittels vorwiegender Verwendung der HGÜ behoben werden kann. Aufbauend auf einer Sensitivitätsanalyse werden alle Knoten eines Netzes hinsichtlich ihrer wirk- und blindleistungsbezogenen Eignung zum Anschluss eines HGÜ-Umrichters untersucht. Hierbei werden auch Stabilitätsinformationen aus nicht-konvergenten Netznutzungs- und (N-1)-Fällen ausgewertet, die mittels Modalanalyse der Jacobi-Matrix der Leistungsflussgleichungen gewonnen werden. Die Berücksichtigung der an den Netzknoten maximal möglichen Leistungsänderungen führt abschließend zu einer vereinheitlichten, komplexwertigen Knotengüte, die die Klassifizierung der ermittelten HGÜ-Anschlussknoten in Gleich- und Wechselrichterknoten ermöglicht. Die Ableitung einer vereinheitlichten Knotengüte wird ergänzt durch eine Methodik zur Ermittlung der optimalen Wirk- und Blindleistungsbetriebspunkte der HGÜ-Umrichter mittels eines Optimierungsalgorithmus. Die entwickelte Zielfunktion stellt sicher, dass dem HGÜ-Netz nur soviel Wirkleistung entnommen wird, wie zur Behebung des Netzausbaubedarfes notwendig ist. Hierdurch wird eine Überdimensionierung der projektierten HGÜ-Netzebene vermieden. Zusätzlich wird eine heuristische Methode zur Vernetzung der HGÜ-Knoten und zur Optimierung des dynamischen Systemverhaltens präsentiert. Die so erzielten Ergebnisse werden mittels stationärer und dynamischer Sicherheitsbewertung dem konventionellen Netzausbau gegenübergestellt.