Innovative Technologien und Werkzeuge zur Bestimmung und Verbesserung der Flexibilität zukünftiger Energiesysteme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die betriebliche Flexibilität elektrischer Energiesysteme ist von zentraler Bedeutung für den Ausgleich von Diskrepanzen zwischen Last und nicht disponierbarer Erzeugung sowohl auf lange als auch auf kurze Sicht. Diese Anpassungsfähigkeit ist die Grundlage für die Zuverlässigkeit, Sicherheit und wirtschaftliche Effizienz moderner intelligenter Energieinfrastrukturen. Der Anstieg der erneuerbaren Energiequellen mit schwankenden Erträgen verstärkt den Ruf nach dieser Flexibilität. Gleichzeitig verringert der Abbau traditioneller Kraftwerke die primären Quellen dieser Flexibilität, was die Erkundung neuer Wege erforderlich macht. In heutigen Energiesystemsimulationen ist eine Inkonsistenz bei der Flexibilitätsmodellierung festzustellen. Während in Übertragungsnetzen die verteilte Flexibilität oft in allgemeiner Form modelliert wird und dabei die Feinheiten der Verteilnetzebene außer Acht gelassen werden, ist es bei den Verteilnetzen genau umgekehrt. Hier bleibt der Schwerpunkt der Flexibilitätsaktivierung lokal und ignoriert breitere Systembedürfnisse oder -beschränkungen. Außerdem dient eine einzelne Flexibilitätsquelle in der Regel nur einer Anwendung und nicht mehreren gleichzeitig. Um diese Dichotomie zu überwinden, gibt es Bestrebungen, ein Modell für verteilte Flexibilität zu entwerfen. Im Gegensatz zu den bestehenden Modellen, die ein spannungsebenenspezifischen Flexibilitätseinsatz vernachlässigen, soll ein integriertes Rahmenwerk geschaffen werden. Dieser neue Rahmen zielt darauf ab, die Flexibilität sowohl aus einem granularen als auch aus einem ganzheitlichen Blickwinkel zu quantifizieren. Besonderer Fokus liegt in diesem Kontext auf der Bottom-Up Modellierung der Flexibilität. Hier können durch Abruf der Flexibilität auf unterschiedlichen Aggregationsebenen unterschiedliche Einsatzziele abgebildet werden. Solche Modelle sind von großer Bedeutung für das Abbilden möglicher zukünftiger Energiesysteme und Basis für heutige Planung der Energieinfrastruktur von morgen. Eine vielschichtige Sichtweise auf die verteilte Flexibilität trägt dazu bei, den Netzausbaubedarf zu begrenzen, die Kraftwerkskapazitätsplanung zu optimieren und die Energiemärkte zu rationalisieren und die richtigen Investitionsanreize zu setzen. Im Rahmen des Projekts wurde die Anlagen- und damit auch die Flexibilitätslandschaft für das Zieljahr 2050 modelliert. Zu diesem Zweck wurde eine Methodik zur Regionalisierung der Anlagenverteilung bis hinunter zu NUTS3 entwickelt und angewendet. Darüber hinaus wurde eine spezifische Implementierung für Energie-Management-Systeme sowie anlagenspezifische Flexibilitätspotenziale modelliert, entwickelt und in eine agentenbasierte Simulationsumgebung integriert. Durch die Bottom-up-Modellierung von Flexibilitäten konnte sowohl deren lokales Potenzial innerhalb des Verteilnetzes als auch deren Potenzial an der Schnittstelle von Verteil- und Übertragungsnetz analysiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
"Agent-based discrete-event simulation environment for electric power distribution system analysis." Düren: Shaker Verlag, 2021, ISBN: 978-3-8440-8462-7.
J. Hiry
-
Distributed Multienergy System Flexibility Management using Advanced Optimization Techniques. 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS), 319-324. IEEE.
Tomin, Nikita; Kurbatsky, Victor; Barakhtenko, Evgeny; Maass, Lukas & Yang, Dechang
-
Entwurf und Validierung eines individualitätszentrierten, interdisziplinären Energiesystemsimulators basierend auf ereignisdiskreter Simulation und Agententheorie. Düren: Shaker Verlag, 2022, ISBN: 978-3-8440-8463-4.
C. Kittl
