Motivation und Problemstellung
Die Zahl der installierten Photovoltaik (PV) Anlagen in den deutschen Niederspannungsnetzen ist in den letzten Jahren stark gestiegen. In Bayern übersteigt die installierte PV Leistung im August 2012 bereits 700 W pro Einwohner und summiert sich so zu 1,5 kW pro Hausanschluss (HA) [Pho-12]. Vor allem in ländlichen Gebieten werden dadurch PV Anlagen zur maßgebenden Größe bei der Netzplanung, da die dezentral erzeugte PV Leistung den dezentralen Verbrauch übersteigt und eine Rückspeisung in übergelagerte Netzebenen erfolgt.
Im Fokus dieses Beitrages stehen dabei die durch PV Einspeisung resultierenden Netzeinflüsse vor dem Hintergrund meteorologischer Parameter. Dabei wird zunächst auf die maximalen Rückspeiseleistungen zu höheren Spannungsebenen und auf die maximalen Span- nungen an Netzausläufern eingegangen. Bei der Analyse von Betriebsgrößen treten immer wieder Unsicherheiten aufgrund der unbekannten Last und deren Einfluss auf. Diesen Einfluss zu isolieren, sowie Last und Erzeugung besser trennen zu können, ist Motivation um in einem weiteren Schnitt die erzeugte PV Leistung zu simulieren. Ziel ist es, mit möglichst geringem Aufwand, Last und Erzeugung des Summenlastflusses eines Mittelspannungsnetzes zu trennen. Dabei kommt ein neuer Ansatz zur Simulation verteilter PV Systeme, speziell im Hinblick auf Tage mit wechselnder Bewölkung zum Einsatz.
Die erarbeiteten Ergebnisse stammen aus dem Projekt „Netz der Zukunft“, das von der E.ON Bayern AG in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München und der Hochschule München bearbeitet wird. Ziel des Projektes ist es, die Auswirkungen der de- zentralen Einspeisung auf die Verteilnetze zu analysieren. Dazu wurde ein Mittelspannungsnetz mit einer sehr hohen PV Durchdringung im Mündungsgebiet der Isar in Niederbayern ausgewählt. Es versorgt wie in Abbildung 1 dargestellt, eine Fläche von etwa 12 km x 12 km in der Nähe von Deggendorf. Das ländliche Versorgungsgebiet besteht aus einigen Dörfern und der Kleinstadt Osterhofen. Insgesamt ist die installierte PV Leistung mit 31,6 MW zu beziffern (Stand: Oktober 2012), dies entspricht etwa 5 kW p pro Hausanschluss.
Im Rahmen des Projektes steht eine sehr große Anzahl an Messgeräten, verteilt über die Niederspannung als auch die Mittelspannung, zur Verfügung. Im Umspannwerk Seebach, im Schalthaus Osterhofen und in 150 Ortsnetzstationen liefern Powerquality (PQ) Messgeräte Daten. Ergänzend sind im Zuge des Projektes etwa 560 Lastgangzähler an Hausanschlüs- sen (HA) installiert. Am Schalthaus Osterhofen stehen zusätzlich noch Daten der Globalstrahlung und der Umgebungstemperatur zur Verfügung. Alle Messgeräte senden ihre Daten per DSL- oder GPRS-Modem an eine zentrale Datenbank.
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