SysZell

Durch die Stilllegung der Kern- und Kohlekraftwerke, den beschleunigten Zubau erneuerbarer Erzeugungsanlagen, die großteils in unteren Spannungsebenen angesiedelt sind sowie die Elektrifizierung der Mobilitäts- und des Wärmesektoren 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 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 wird in SysZell in einem Verbundvorhaben von Hochschulen sowie Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern die hochpriorisierte Frage der sicheren Ausgestaltung der SDL Erbringung praxisnah untersucht.

Das primäre Ziel der RPTU ist die Entwicklung von prototypischen Awareness- und Decision-Support-Tools für Netzleitstellen, die das Personal der Betriebsführung bei der Handhabung des elektrischen Systems und insbesondere in Bezug auf die Bereitstellung von Systemdienstleistungen aus verteilten, stochastischen Quellen unterstützen. Für diese Tools wird auf erfolgreich abgeschlossene Vorarbeiten im Bereich der Tools für den Netzwiederaufbau aufgebaut. Diesem Ziel verbunden ist der Aufbau einer Online-Simulationsumgebung auf dem Power System Handler von DUtrain, der als Real-World-Replica zur Validierung sowohl der Awareness- und Decision Support-Tools als auch des Konzepts zur Erbringung von SDL an sich eingesetzt wird. Die RPTU hat weiterhin zum Ziel, die Bestandteile des Szenariorahmens, der Technologiemodelle sowie des Offline-Simulationsmodells an die aktualisierten Rahmenbedingungen anzupassen, die bereits im Vorgängerprojekt in ihrem Zuständigkeitsbereich lagen und die Netzmodelle entsprechend anzupassen. Darüber hinaus unterstützt die RPTU bei der Erstellung des technischen Konzepts zur SDL-Erbringung und beim Aufbau des dynamischen Simulationsmodells. Abschließend trägt die RPTU auch zur Untersuchung der IKT-Aspekte sowie der Ableitung von Handlungsempfehlungen bei.