Zum Themenschwerpunkt: Innovative Energietechnologien in Nordrhein-Westfalen

Agent.Netz

Verteilnetze stehen vor einem drastischen Wandel der Versorgungsaufgabe durch dezentrale Einspeiser, zunehmende Lasten durch Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge sowie einer Flexibilisierung der Verbraucher durch Laststeuerung. Das Ziel des Vorhabens ist es daher, diese komplexen Zusammenhänge und Einflüsse durch technische und wirtschaftliche Agenten zu beschreiben und in der elektrischen Verteilnetzplanung einzusetzen.

Ausgangssituation

Die heutigen Verteilnetze werden nach „klassischen“ Kriterien geplant und ausgelegt. Dazu werden Langfrist-Prognosen durchgeführt, die die Lastentwicklung für die kommenden 10 – 20 Jahre ermitteln. Diese lassen Schlüsse über Stark- und Schwachlastsituationen zu, anhand derer die geplanten Netze getestet werden. Die Schwachlastsituationen werden mit der maximal zu erwartenden Einspeisung dezentraler Erzeuger kombiniert. Mit Hilfe des (n‑1)‑Kriteriums werden in diesen Szenarien Überlastungen der Betriebsmittel und Verletzungen des zulässigen Spannungsbandes detektiert und das Netz daran angepasst.

Daraus können jedoch keine Aussagen getroffen werden, wie häufig diese Situationen zu erwarten sind. Es besteht daher das Risiko, dass die Netze für selten auftretende Situationen ausgelegt werden. Vor dem Hintergrund der Anreizregulierung sind Netzbetreiber gezwungen, ihre Netze effizienter und kostengünstiger zu gestalten um die vom Gesetzgeber vorgegebenen Erlösobergrenzen einzuhalten.

Zielsetzung

Die Versorgungsaufgabe von Verteilnetzen wandelt sich seit einigen Jahren durch eine zunehmende Anzahl dezentraler Einspeiser wie Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen im ländlichen Bereich sowie auch kleine Kraft-Wärme gekoppelte Anlagen. Dieser Trend setzt sich verstärkt fort. Hinzu kommen in den nächsten Jahren neue Verbraucher wie Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge. Auch dezentrale Speicher werden eine zunehmende Rolle spielen. Darüber hinaus werden Verbraucher in Zukunft durch neue Möglichkeiten wie Smart Metering, E-Energy-Technologien und flexible Tarife oder andere Marktanreizmechanismen eine größere Flexibilität im Verhalten aufweisen.

Hinzu kommen Änderungen im gesamten Energiemarkt durch den massiv steigenden Anteil erneuerbarer Energien wie z.B. Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen, sodass das Dargebot elektrischer Energie zunehmend volatil wird.

Das Ziel des Projektes ist es, die zeitlichen und logischen Abhängigkeiten aller Marktakteure und technischer Gegebenheiten geeignet zu modellieren, sodass eine zukünftige Versorgungsaufgabe im Detail beschrieben werden kann. Um das komplexe Geflecht der unterschiedlichen Ziele abzubilden wird ein agentenbasierter Ansatz gewählt. So sind individuelle Funktionen und Verhaltensweisen der Netz- und Marktteilnehmer in separat beschreibbaren Agenten definierbar. Die Abhängigkeiten zwischen den Agenten können explizit dargestellt und im Detail berücksichtigt werden. Zugleich können durch Verknüpfung und Interaktion der technischen und wirtschaftlichen Komponenten komplexe Zusammenhänge und Einflüsse simuliert werden und in einem Softwaretool zusammengefasst werden. Das Verhalten der Netznutzer und dessen Bestimmungsfaktoren können hierdurch nachvollziehbar modelliert werden, sodass hiermit die Basis für Netzplanung generiert werden kann. Die energiewirtschaftlichen Aspekte werden hierbei konsequent einbezogen, insbesondere auch die Auswirkungen der Anreizregulierung für den Netzbetreiber.

In dem Projekt wird die dargestellte agentenbasierte Simulationsumgebung erforscht und entworfen. Die beteiligten Firmen sind maßgeblich in den Forschungsprozess eingebunden, um die Randbedingungen der Praxis umfassend zu berücksichtigen. Das Ergebnis des Projektes ist eine erste prototypische Implementierung des Simulationstools, auf dem aufbauend später ein marktgerechtes Produkt entwickelt werden kann.

Projektpartner:

  • Technische Universität Dortmund
  • Universität Duisburg-Essen
  • Kisters AG
  • Stadtwerke Unna
  • Stadtwerke Bochum

 

Abbildung: Elemente des Agentensystems und zugehörige Arbeitspakete