Einbindung dezentraler Erzeuger am Beispiel von Photovoltaikanlagen ins elektrische Verteilungsnetz und die Auswirkungen auf die Netzstruktur

Seit Beginn dieses Jahrhunderts wurden bundesweit über eine Million Photovoltaikanlagen ans öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen worden, zum allergrößten Teil in der niedrigsten Spannungsebene. Die vorliegende Arbeit widmet sich den daraus entstehenden Herausforderungen bei Netzplanung und -betrieb durch einen systemischen Blick auf das Netz als Gesamtsystem mittels Softwaresimulationen. Auf Basis realer Netzdaten werden Niederspannungsnetze anhand qualitativer und quantitativer Kriterien in Cluster eingeteilt und repräsentative Niederspannungsnetze festgelegt. Weiterhin werden PV-Anlagen unterschiedlicher Leistung auf die Netzanschlusspunkte der Niederspannung verteilt. Der zeitliche Verlauf der Einspeisung wird aus realen Leistungsverläufen gewonnen. Lastflusssimulationen erfolgen durch Vorgabe von Profilen für Wirk- und Blindleistung an den Netzanschlusspunkten. In Szenarien werden verschiedene Maßnahmen zur Behebung von Grenzwertverletzungen verglichen. Zur Spannungshaltung im Niederspannungsnetz ist ein regelbarer Ortsnetztransformator am wirkungsvollsten. Blindleistungsregelung am Wechselrichter eignet sich eher in Einzelfällen, führt aber auch zu einer höheren Auslastung der Betriebsmittel. Die Auswirkungen auf die Versorgungszuverlässigkeit werden mit Hilfe einer probabilistischen Zuverlässigkeitsberechnung untersucht. Die Nichtverfügbarkeit wird hauptsächlich beeinflusst von zusätzlichen Umschaltmöglichkeiten zur Wiederversorgung, wenngleich die Effekte insgesamt eher gering sind. Abschließend werden die untersuchten Aspekte hinsichtlich des aktuellen regulatorischen Regimes betrachtet. Darin gibt es für den Netzbetreiber allenfalls indirekte Anreize, Spannungsprobleme besonders effizient zu lösen oder die Zuverlässigkeit durch Verstärkungen zu steigern.