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KoNeMaSim

Netz- und Marktsimulationen für die Netzplanung koppeln

Projektstatus
Begonnen
Ein Trassenneubau ist im Zuge der Energiewende notwendig.
Ohne Netzausbau wird die Energiewende nicht funktionieren. Im Projekt KoNeMaSim wollen die Entwickler den künftigen Netzbetrieb abbilden und einen effizienten Ausbau ermöglichen. © bildergala - fotolia.com

Bei der Übertragungsnetzplanung erfolgte in der Vergangenheit vor allem eine technische Planung mit dem Ziel, die Versorgungssicherheit unter Berücksichtigung des sogenannten n-1-Kriteriums – also der sicheren Funktion beim Ausfall eines Betriebsmittels – möglichst kostengünstig zu gewährleisten. Mit der Liberalisierung der Elektrizitätsmärkte und der verstärkten europäischen Integration stößt der traditionelle Planungsansatz jedoch an Grenzen. Es ist keine einheitliche Planung von Erzeugung und Transport der Energie mehr möglich. Eine wichtige Rolle für eine ökonomisch effiziente Energieversorgung kommt somit neben dem Stromnetz ebenso den Elektrizitätsmärkten zu. 

Um zu bestmöglichen Ergebnissen bei der Netzplanung zu gelangen, ist folglich eine Planungsgrundlage erforderlich, die der gegenseitigen Abhängigkeit von Netzbetrieb und Markt Rechnung trägt. Die Forscher berücksichtigen dabei auch, dass für einen flexiblen und sicheren Netzbetrieb zunehmend neue Technologien wie FACTS (flexible Drehstromübertragungssysteme) und HGÜ (Hochspannungsgleichstromübertragung) eingesetzt werden.

Übersicht über das forschungsvorhaben KoNeMaSim
Zu sehen ist die Darstellung der Interdependenzen der Netzausbauplanung. © Konsortium KoNeMaSim

Das Ziel des Projektes KoNeMaSim (Kopplung von Netz- und Marktsimulationen für die Netzplanung) ist es, innovative Methoden für den Einsatz in der Netzplanung zu entwickeln. So wollen die Entwickler einen technisch sicheren und ökonomisch effizienten Netzausbau ermöglichen. Sie wollen für die Netzplanung eine verbesserte Abbildung des zukünftigen Netzbetriebs gekoppelt mit dem entsprechenden Marktgeschehen darstellen. Die wichtigsten Wechselwirkungen und einige der behandelten Aspekte sind in der folgenden Abbildung zusammengefasst.

Zur Abbildung des Marktes soll das Marktmodell WILMAR/JMM dienen. Im Rahmen des Forschungsprojekts gilt es nun, die Wechselwirkungen zwischen dem WILMAR/JMM-Modell und dem Netzmodell möglichst genau zu erfassen. Dadurch wollen die Wissenschaftler geeignete Schnittstellen der beiden Simulationsmodelle implementieren, um zum Beispiel den aufgrund der Marktverhältnisse zu erwartenden Kraftwerkseinsatz bei der Netzplanung berücksichtigen zu können.

JJM: Ein Marktmodell für fluktuierende Energieerzeuger

Das Forschungsprojekt WILMAR (für Wind Power Integration in Liberalised Electricity Markets) ist ein von der EU gefördertes Forschungsprojekt. Ziel des Projektes war es herauszufinden, wie sich Windenergie in großen, liberalisierten Märkten integrieren lässt. Ein Ergebnis war die Entwicklung des Planungstools Wilmar Joint Market Model (JMM). Dieses stochastische Modell analysiert die Energiemärkte zur Lastdeckung. Das geschieht auf Basis stündlicher Beschreibungen von Energieerzeugung und Energieübertragung. Das Modell berücksichtigst dabei aber technischen Randbedingungen von Kraftwerken und Übertragungsnetzen. Daraus resultierend ergeben sich Strompreise für vorhandene Energiemärkte, die sich aus den Grenzkosten der Erzeugung ableiten.

Als Teil der ersten Arbeitspakete, deren Bearbeitung bereits begonnen hat, sollen die Wechselwirkungen zwischen Netzausbau, Märkten und Netzbetrieb systematisch analysiert werden. Hierzu gehört unter anderem die Abbildung zonal organisierter europäischer Märkte mit Market Coupling. Zeitgleich werden Ansätze für die Kopplung zwischen Markt- und Netzmodell sowie ein Datenhaltungskonzept entwickelt.

Die Forschungsthemen des Projektes KoNeMaSim

• Integrierte Abbildung nodaler Marktdesigns
• Verbesserte Abbildung von Versorgungssicherheitskriterien bei der kombinierten Markt- und Netzsimulation
• Abbildung der Auswirkungen von hybriden Netzen mit HGÜ-Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf die Marktpreisbildung und Netzbelastung
• Abbildung  der Auswirkungen von FACTs und Querregeltransformatoren auf Engpassmanagement und Marktgeschehen in Europa
• Verbesserte Berücksichtigung der Verteilung von Prognosefehlern bei Markt- und Netzsimulation
• Berücksichtigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien in Abhängigkeit von Förderregimes und verfügbaren Potenzialen
• Modellierung der Möglichkeiten zur Nutzung lastseitiger Flexibilitäten für das Engpassmanagement und Redispatch in Deutschland und im europäischen Ausland
• Bestmögliche Abbildung der Bewirtschaftung von hydrodominierten Kraftwerkssystemen
• Abbildung der zunehmenden Integration von Day-Ahead-Intraday- und Regelenergiemärkten
Am Ende der Projektlaufzeit führen die Projektbeteiligten dann exemplarische Anwendungen durch.

Hierzu zählen die Ermittlung von systemrelevanten Kraftwerken sowie der Zuschnitt der Marktgebiete in Europa. Bei Projektabschluss sollen somit neuartige Methoden für die bestmögliche Netzplanung entwickelt und getestet worden sein. Diese Methoden werden sowohl technische als auch ökonomische Kriterien berücksichtigen. 

Das Forschungsvorhaben wird vom Lehrstuhl für Energiewirtschaft (EWL) im Fachbereich Wirtschaftswissenschaften der Universität Duisburg-Essen unter Leitung von Prof. Dr. Christoph Weber in enger Kooperation mit dem Übertragungsnetzbetreiber TenneT TSO GmbH durchgeführt. TenneT unterstützt das Vorhaben durch die aktive Mitarbeit und Beratung bei der Modellentwicklung und -umsetzung. Die Mitarbeit erfolgt bei der Konzeption aller Methoden und insbesondere bei der Bearbeitung der oben genannten Fallstudien. Damit stellen die Entwickler sicher, dass das Vorhaben praxisrelevante Aspekte aufgreift und zu Methodenentwicklungen führt, die für die anstehenden Fragestellungen relevant sind.

Projektlaufzeit

01/2015 – 12/2017

Kontakt

Prof. Dr. Christoph Weber
Projektkoordinator
Universität Duisburg-Essen
Universitätsstr. 12
45141 Essen
+49 201 183 2966
+49 201 183 2703

Forschungsförderung

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

Basisinformationen

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