englisch
OpSimEval

Effektive Netzplanung und Smart Grids verringern Netzausbau

Projektstatus
Begonnen

Die Echtzeit Test- und Simulationsumgebung „OpSim“ ermöglicht realitätsnahe Simulationen eines komplexen elektrischen Energiesystems. Sie berücksichtigt das Stromnetz und auf das Netz einwirkende Regler und Betriebsführungssysteme. Somit kann es beispielsweise ein Energiesystem simulieren, in dem ein virtuelles Kraftwerk unterschiedliche Erzeugungsanlagen kontrolliert, während ein Netz-Optimierer die Spannung überwacht und korrigierend eingreift. Im Forschungsvorhaben „OpSimEval“ erweitern die Projektpartner Fraunhofer IWES und Universität Kassel diese Simulationsumgebung um zwei wichtige Funktionalitäten: eine beschleunigte Jahressimulation und eine Verknüpfung dieser Jahressimulation mit Netzplanungsszenarien.

Beispiel einer beschleunigten Jahressimulation mit integrierten Betriebsführungsstrategien (ÜNB, VNB, VK) in OpSim.
Bild: Fraunhofer IWES

Das erste Ziel von „OpSimEval“ ist die flexible Gestaltung von beschleunigten Jahressimulationen komplexer Energiesysteme (siehe Bild rechts). In einer Konfigurationsdatei werden die wesentlichen Merkmale eines Szenarios festgelegt. Nutzer können vorab definieren, welches Netz verwendet wird, welche Betriebsführungen an der Simulation beteiligt sind und welche besonderen Abstimmungskonzepte zwischen den Betriebsführungen existieren. Das erweiterte „OpSim“-System liest die Konfigurationsdatei ein, lädt alle notwendigen Komponenten und passende Szenario-Daten. Wichtig ist, dass neue Simulationen wie zum Beispiel andere Parameter nur eine Änderung der Konfigurationsdatei erfordern, während die restlichen Arbeiten wie die Verknüpfung von Optimierer und Netz oder geografisch korrekten Zeitreihen automatisch erfolgen. Somit entstehen eine Aufwandersparnis und eine flexible, automatisierte und breite Anwendbarkeit des Systems.

Außerdem streben die Entwickler an, die beschleunigte Test- und Simulationsumgebung in einem Netzplanungs-Tool zu integrieren. So wollen sie die Auswirkung verschiedener alternativer Betriebsführungskonzepte in der Netzplanung und insbesondere in der Netzausbauplanung berücksichtigen. Beispielsweise könnten intelligente Spannungsregler dabei helfen, im Verteilnetz einige Ausbaumaßnahmen zu vermeiden. Die Installation dieser Spannungsregler führt aber andererseits auch zu Investitionskosten für einen Netzbetreiber. Ziel der geplanten Simulation in „OpSimEval“ ist daher die Ermittlung von kostenoptimalen Ausbaupfaden für ein Stromnetz unter Berücksichtigung auch solcher netzbetrieblichen Maßnahmen.

Die Projektziele im Überblick

  • Erstellung eines geeigneten Systemkonzepts für beschleunigte Jahressimulationen, in der sowohl das Stromnetz als auch Betriebsführungsstrategien berechnet werden
  • Entwicklung einer Funktionalität um für beliebige Netzgebiete passende Szenario-Daten der elektrischen Last und Erzeugung auf Basis von Geo-Informationen und Prognosen zu erstellen. Diese Daten bilden die Eingangsparameter der Jahressimulation
  • Beschleunigte Berechnungsmethoden für Verteilnetz-, Übertragungsnetz- und virtuelle Kraftwerksoptimierungen, welche in Vorgängerprojekten am IWES entwickelt wurden
  • Verknüpfung dieser Regelungsstrategien mit einer performanten Jahressimulation des Stromnetzes
  • Integration dieser Jahressimulation mit Netzplanungsalgorithmen
  • Performance-Tests mit ersten Fragestellungen der Netzplanung, für einige beispielhafte Netzgebiete. Zudem können Fragestellungen aus dem projektbegleitenden Industriearbeitskreis betrachtet werden

Zwischenergebnis

In einem Funktionstest wurde ein generisches Netzmodell mit zwei Regelungskonzepten (VNB und VK) simuliert. Die VK-Regelung optimiert 8 KWK-Anlagen nach Marktpreisen, während der VNB bei hohen Verbraucher-Lastspitzen ein zusätzliches Preissignal an VK sendet. In der Simulation konnten einige Lastspitzen reduziert werden, allerdings wurde an manchen Tagen der ursprüngliche VK-Fahrplan nicht geändert. Die Ergebnis-Grafiken können dem Poster im Steckbrief entnommen werden.

Projektlaufzeit

02/2015 – 01/2018

Kontakt

Dr. Frank Marten
Projektleiter
Fraunhofer IWES
Königstor 59
34119 Kassel
+49(0)561-7294-280
+49 (0)561 7294-200

Links

www.opsim.net
Projektwebseite von OpSim

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

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