Integrative Ansätze für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen in zellularen Systemen

Projektbeschreibung

Durch die Stilllegung der Kern- und Kohlekraftwerke, den beschleunigten Zubau erneuerbarer Erzeugungsanlagen, die großteils in unteren Spannungsebenen angesiedelt sind sowie die Elektrifizierung des Mobilitäts- und des Wärmesektors wird sich die Betriebsweise des elektrischen Versorgungssystems disruptiv ändern. Die bestehenden Netzebenen, der Netzverbund und die Segmentierung der Verteilnetze werden jedoch erhalten bleiben, da sich diese in den physikalischen Eigenschaften der Übertragung elektrischer Energie und der verwendeten Betriebsmittel begründen. Die Erbringung von Systemdienstleistungen (SDL), die für den sicheren und zuverlässigen Netzbetrieb notwendig sind, wird allerdings nicht in der bisherigen Weise vornehmlich durch Großkraftwerke auf den oberen Spannungsebenen erfolgen. Insbesondere SDL zur Frequenzhaltung, also beispielsweise Momentanreserve, Frequency Containment Reserve und Frequency Restoration Reserve, werden perspektivisch vermehrt auf den unteren Spannungsebenen durch verteilte Erzeugungsanlagen, Speicher und Lasten erbracht. Neben der Schaffung technischer Voraussetzungen und Konzepte müssen die bestehenden Markt- und Systemkonzepte weiterentwickelt werden, um die sichere und energiewirtschaftlich effiziente Einbindung vieler kleiner Anlagen in das SDL-Regime zu ermöglichen.

Das Ziel des hier vorgeschlagenen Forschungsprojektes SysZell ist es, das in ZellNetz2050 entwickelte Systemmodell zu nutzen und erweitern und mit diesem die zukünftige Erbringung von SDL zur Frequenzhaltung in einem durch erneuerbare Stromerzeugung dominierten System zu konzipieren und untersuchen. Neben Fragen zu den Mechanismen der Beschaffung umfasst dies die Frage, wie die Verfügbarkeit von SDL zur Frequenzhaltung während des Betriebs abgeschätzt, prognostiziert und bewertet werden kann, die Konzeptionierung von Maßnahmen, die zur Aktivierung ausreichender SDL-Reserven getroffen werden können, und die Entwicklung entsprechender exemplarischer Software-Werkzeuge zur Unterstützung der Betriebsführung in Netzleitstellen. Ein wichtiger Teil dieser Betrachtungen liegt in der Robustheit und Resilienz der Lösungen, z. B. gegen Ausfälle von Kommunikationsverbindungen. Aufgrund der umfassenden sektoren- sowie spannungsebenenübergreifenden Modellierung ist es möglich, detaillierte quantitative Untersuchungen für die SDL-Erbringung durchzuführen. Dazu müssen weitere ergänzende Teilmodelle entwickelt werden, um die Bereitstellung von SDL und teilweise auch deren Abruf detailliert abzubilden. Damit soll in SysZell in einem Verbundvorhaben von Hochschulen sowie Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern die hochpriorisierte Frage der sicheren Ausgestaltung der SDL Erbringung praxisnah untersucht werden.

Laufzeit

2023 - 2026

Ansprechpartner

M.Sc. Aiko Schinke-Nendza, M.Sc. Abuzar Khalid, M.Sc. Hendrik Kramer, M.Sc. Fabian Fäßer-Stock

Gefördert durch

Projektpartner

• Bergische Universität Wuppertal
• Technische Universität Kaiserslautern
• Technische Universität Dresden
• Universität Duisburg-Essen
• 50Hertz Transmission GmbH
• DUtrain GmbH
• Stadtwerke Völklingen Netz GmbH

Assoziierte Partner

• Netze Magdeburg GmbH
• E.DIS Netz GmbH
• PSI Software AG