Projects

 

Netzregelung 2.0

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Daniel Duckwitz

Förderung:

Gefördert vom BMWi

Laufzeit:

01.12.2017 – 30.11.2021

Beschreibung

Bislang sorgen vor allem die Synchrongeneratoren von Großkraftwerken dafür, dass die Anforderungen an Frequenz und Spannung im Stromnetz eingehalten werden. Mit der Energiewende werden die Kraftwerke jedoch mehr und mehr durch Erzeugungsanlagen ersetzt, die mit Stromrichtern an das elektrische Netz gekoppelt sind. Im Forschungsprojekt „Netzregelung 2.0“ untersuchen Forschungsinstitute, Hersteller, Netzbetreiber, das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE, und weitere Partner jetzt, unter welchen Bedingungen auch bei einer sehr hohen Einspeisung durch Stromrichter ein sicherer und stabiler Netzbetrieb gewährleistet ist und insbesondere Stromrichter netzbildende Funktionen übernehmen können.

 

EU-SysFlex

Ansprechpartner

Dr. Sebastian Wende-von Berg

Förderung:

Gefördert durch EU-H2020

Laufzeit:

01.11.2017 – 31.10.2021

Website:

www.eu-sysflex.com

Beschreibung

Das Projekt EU-SysFlex "Pan-European system with an efficient coordinated use of flexibilities for the integration of a large share of RES” beschäftigt sich mit den Herausforderungen an das europäische Stromnetz bei einer hohen Durchdringung an EE-Anlagen hinsichtlich der Erbringung von Systemdienstleistungen und der Bereitstellung und koordinierten Nutzung von Flexibilitäten. Im Rahmen des Projekts wird die Universität Kassel und das Fraunhofer IEE mit MITNETZ STROM als Teil der innogy SE einen Demonstrator aufbauen. Darin werden die in „SysDL 2.0“ erhaltenen Ergebnisse um die koordinierte Bereitstellung von Wirkleistung erweitert. Die Planung zur Ansteuerung der Flexibilitäten basiert auf Einsatzplänen (Day-Ahead, Redispatch) mit einem Zeithorizont von bis zu 48h.

Gefördert durch das Horizon 2020 Rahmenprogramm der Europäischen Union

 

SpiN-AI

Ansprechpartner

Dr. Lars-Peter Lauven

Förderung:

Gefördert vom BMWi

Laufzeit:

01.09.2018 – 31.08.2021

Beschreibung

Ziel des Vorhabens SpiN-AI ist die Entwicklung und Erprobung von innovativen und praxisgerechten Verfahren und (Software-)Modulen einer netzplanerischen Spitzenkappung, sowie die Untersuchung und Bewertung der zur erwartenden Auswirkungen auf den Netzausbaubedarf. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Betrachtung und Untersuchung von spannungsebenenübergreifenden (Hochspannung (HS) und Mittelspannung (MS)) Planungsaufgaben und Netz-ausbaubedarfen. Dabei wird zum einem eine integrierte HS/MS-Planung des Verteilnetzbetreibers (VNB) Pfalzwerke Netz AG und zum anderen eine getrennte, aber sinnvoll (bzw. nach Möglichkeit optimal) abzustimmende Planung der HS bzw. MS in der Hand zweier VNBs betrachtet: Energie Netz Mitte GmbH (nur MS / nachgelagerter VNB zu Avacon Netz GmbH) und Avacon Netz GmbH (vorgelagerter VNB zu Energie Netz Mitte GmbH mit HS-Netz). Zudem sind für die effektive und effiziente Durchführung der Arbeiten verschiedene Methoden bzw. Module, insbesondere für eine zeitreihenbasierte Netzplanung und für Prognoseverfahren weiterzuentwickeln und anzupassen, sowie Schnittstellen zum Netzbetrieb zu untersuchen und zu erweitern.

 

Multi-Resilience

Ansprechpartner

Jonas Haack

Förderung:

Gefördert durch DFG

Laufzeit:

01.03.2018 – 31.05.2021

Beschreibung

Energieverteilungsnetze basieren zunehmend auf der wechselseitigen Verbindung von Infrastrukturen (Elektrizität, Gas, Nah-/Fernwärme, IKT): intelligente multimodale Energieverteilungssysteme (engl.: smart multimodal energy distribution systems (SMEDSs)). Einer der Schlüssel zur Transformation des Energiesystems hin zu einem hocheffizienten, auf erneuerbaren Energiequellen basierenden System, ist die Kopplung von Energiesektoren (Elektrizität, Wärme, Mobilität), sowie deren Überwachung und Steuerung durch Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), also Digitalisierung. Ziel von Multi-Resilienz, als Teil des interdisziplinären Schwerpunktprogramms "Hybride und multimodale Energiesysteme: Systemtheoretische Methoden für die Transformation und den Betrieb komplexer Netze", ist es, die wechselseitige Resilienz von SMEDSs, die mit infrastrukturkoppelnden Anlagen verbunden sind, quantitativ zu bewerten und zu verbessern. Dazu werden zum einen neue Verfahren zur Modellierung und Verbesserung der Resilienz in SMEDSs entwickelt. Zum anderen werden neuartige Resilienz-verbessernde Konzepte für den Betrieb wechselseitig verbundener Infrastrukturen untersucht. Ziel ist dabei, sich vor Störungen, die innerhalb einer Infrastruktur (intra) oder zwischen Infrastrukturen (inter) wirken können, zu schützen und deren Auswirkungen zu mildern.

 

RPC2

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Nils Bornhorst

Förderung:

Gefördert vom BMWi

Laufzeit:

01.08.2017 – 31.10.2020

Beschreibung

Zielsetzung des Projekts RPC2 ist die Erarbeitung und Test von möglichen Maßnahmen zur Regelung des Blindleistungshaushaltes elektrischer Verteilnetze in der Hoch-, Mittel- und Niederspannungsebene.  Dafür  soll eine  aktive  und  situationsabhängige  Nutzung  des Blindleistungsbereitstellungspotenzials  aus  blindleistungsfähigen  Anlagen  (dezentrale Erzeugungsanlagen  aber  auch  (industrielle)  Kompensationsanlagen) sowie  der  Trafostufung im Verteilnetz erfolgen, um die Blindleistungsbilanz zielgerichtet zu beeinflussen.
Zum  einen  sollen  dabei  innovative  dezentrale  Verfahren  in  der  Niederspannungsebene und  zum  anderen  sollen  innovative  zentrale  und  spannungsebenenübergreifende Verfahren  in  der  Mittel-  und  Hochspannung  entwickelt  und  untersucht  werden.  Die zentralen  Verfahren  sollen  zudem  für  einen  netzbetreiberübergreifenden  Einsatz ausgestaltet werden.

 

ENSURE

Ansprechpartner

Dr. Lars-Peter Lauven

Förderung:

Gefördert vom BMWi

Laufzeit:

01.09.2016 – 31.08.2019

Beschreibung

Das Ziel des Kopernikus-Projekts ENSURE ist die Erforschung und Bereitstellung neuer Energienetzstrukturen für die Energiewende, um die bis zum Jahr 2050 angestrebten energiepolitischen Bestrebungen und Klimaschutzziele der Bundesregierung zu ermöglichen. Die neuen Rahmenbedingungen erforden tiefgreifende Anpassungen der elektrischen Energieversorgung und eine Kopplung verschiedener Energieträger und -sektoren (Strom, Gas, Wärme und Verkehr).
Hierfür wird eine umfassende Energiesystemoptimierung unter Berücksichtigung aller relevanten Energieträger und der dazugehörigen Infrastruktur vorgenommen. Ein Hauptziel ist die Erforschung der Ausgestaltung zentraler und dezentraler Energieversorgungsselemente im Gesamtsystem, um eine zuverlässige und sichere Energieversorgung unter technischen und sozoökonomischen Gesichtspunkten sowie Apsekten der Akzeptabilität gewährleisten zu können. Der Fokus liegt dabei auf der Erforschung neuartiger stabiler Systemführungskonzepte auf Basis innovativer Informations- und Kommunikationstechnologien sowie der Etablierung neuer Technologien zur Leistungsübertragung, Produktion, Beschaffung, Verteilung und Verarbeitung von Daten und Informationen.

 

OpSimEval

Contact

Dr.-Ing. Nils Bornhorst

Partners:

Fraunhofer IEE

Funding:

Aided by the BMWi

Period:

01.02.2015 – 31.01.2018

Website:

http://www.opsim.net

Description

In "OpSimEval" substantial development and implementation work will be performed on the test and simulation framework "OpSim" in order to make simulation capable of covering a time frame of a year and to make novel network planning approaches possible. The year-long simulation of "OpSimEval" examines the network and operational management for long time periods. This allows a realistic modeling of seasonal fluctuations of renewable producers and consumers. Thus, management strategies can be evaluated realistically.

Planning of distribution networks becomes perpetually more difficult.

Not only are more and different resources added, but this may also change the optimal management strategy. This necessitates a link between tools for automatic network planning and operational management simulation over long periods of time, and thus is a point of considerable innovation. For the first time, an adaptation of operational management (and the associated costs) can be taken into account during a network planning process (spanning over several years). This then allows a first integrated investigation on novel, automated network planning which can use operating management strategies as a variable.

 

ANaPlan

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Leon Thurner

Förderung:

BMWi im Rahmen des Energieforschungsprogramms „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“

Laufzeit:

01.01.2016 – 31.12.2018

Beschreibung

Aufgrund des Ausbaus dezentraler Anlagen zur Stromerzeugung nehmen die Netzebenen der Nieder- und Mittelspannung, die in der Vergangenheit nur zur Stromverteilung an die Endkunden ausgelegt waren, teilweise bereits jetzt schon erhebliche Einspeiseaufgaben wahr. In Verbindung mit neuen Möglichkeiten im Netzausbau, welche sich aus innovativen Betriebsmitteln wie z.B. regelbaren Ortsnetztransformatoren oder Smart Metern ergeben, wird die Planungsaufgabe für Verteilnetzbetreiber zunehmen komplex. Ziel des Vorhabens ANaPlan ist die Simulation einer ganzheitlichen Netzausbauplanung, welche neben den Investitions- und Betriebskosten (CAPEX & OPEX) auch die Altersstruktur des Netzes in Form von Asset-Daten berücksichtigt. Durch den automatisierten Ansatz kann die Netzentwicklung in verschiedenen Varianten automatisiert simuliert und analysiert werden. Im Ergebnis wird so eine vorausschauende Netzplanung erstellt, welche die Gesamtkosten für Netzausbau und Netzbetrieb minimiert. Darauf Aufbauend werden anhand realer Netzdaten die Investitionsanreize überprüft, welche durch den regulatorischen Rahmen gesetzt werden, indem die Ergebnisse der technisch-wirtschaftlichen Optimierung mit der Anreizregulierung abgeglichen werden. So sollen eventuelle Verzerrungen bei den Investitionsanreizen, wie z.B. eine Bevorzugung von kapitalintensiven Maßnahmen gegenüber intelligenten Lösungen, untersucht werden.

 

Project: PrIME

Contact

Marcel Ernst

Partners:

Fraunhofer IEE

Funding:

Gefördert im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“

(Gemeinsame Förderbekanntmachung BMWi/ BMU/ BMBF vom 17.12.2012)

Period:

01.01.2015 – 31.12.2017

 

Description

Die in Deutschland angestrebte Reduktion der Treibhausgasemissionen durch starken Ausbau der erneuerbaren Energien und die damit einhergehende Zunahme der Komplexität stellt die Stromnetze in der Zukunft vor große Aufgaben.

Viele der Aufgabenstellungen beruhen dabei auf im Kern probabilistische Problemstellungen. Diese können häufig vereinfachend durch deterministische Betrachtungen - Mittelwert und ggf. Worst-Case - angenähert gelöst werden. In wichtigen Aufgabenstellungen muss für belastbare Aussagen aber der probabilistische Problemraum insgesamt untersucht werden. Eine solche Untersuchung des gesamten Problemraums geschieht typischerweise durch eine Monte-Carlo-Simulation. Dieses Verfahren ist aber sehr rechenzeit- und ressourcenaufwändig und bereits bei heutigen Aufgabenstellungen müssen vielfach Vereinfachungen getroffen werden, die die Belastbarkeit der Ergebnisse und insbesondere die Extrapolierbarkeit der Ergebnisse einschränken.

Ein typischer Anwendungsfall für solche probabilistische Aufgabenstellungen in der Energiesystemtechnik ist beispielsweise die Netzausbauplanung. Der weitere Umbau der Verteilnetze zu Smart Grids mit mehr volatilen Erzeugern, dezentralen Speichern und intelligenten aktiven Betriebsmitteln im elektrischen Versorgungsnetz führt zu einer zunehmenden Unsicherheit sowohl in der räumlichen Planung (Wo entstehen neue Anlagen?), der Menge (Wie viel neue Anlagen wird es geben?) als auch der zeitlichen Planung (Wie wird die Einspeise- und Nachfrage-Charakteristik der Anlagen im Hinblick auf zeitliche Gradienten, sowie Maximal- und Minimalwerte zukünftig aussehen?). Diese und ähnliche Unsicherheiten müssen jeweils durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen modelliert werden, wodurch alle potentiell vorkommenden Szenarien für den Ausbau erneuerbarer Energie entstehen.

In der Regel werden dabei aber viele dieser Berechnungen aufgrund gleicher oder doch sehr ähnlicher Eingangsdaten redundant sein. Daher sind neue, effiziente probabilistische Methoden notwendig, um den gesamten Lösungsraum für die Netzausbauplanung abbilden zu können. Daher sollen im Projekt PrIME Methoden für probabilistische Aufgabenstellungen in der Energiesystemtechnik betrachtet und grundlagenorientiert entwickelt werden. Die Methodenentwicklung soll sich exemplarisch an typischen probabilistischen Anwendungsfällen aus der Energiesystemtechnik orientieren, um eine hohe Praxisrelevanz für die Ergebnisse der grundlagenorientierten Forschung sicherzustellen. Solche Methoden bieten dann ein großes Anwendungspotenzial, sowohl in der Netzplanung als auch in der Netzbetriebsführung (bspw. Day-Ahead-Congestion-Forecast, DACF).

Als Teil eines Konsortiums bestehend aus Fraunhofer IWES, verschiedenen Arbeitsgruppen der Universität Kassel sowie einigen assozierten Netzbetreibern stellt das Fachgebiet e²n die Anwendbarkeit sowie Weiterentwicklung der möglichen Methoden sicher. Die entwickelten Methoden werden mit verschiedenen Netzberechnungsarten, wie z. B. Lastflussberechnungen und dynamische Echtzeitsimulationen (RMS, EMT), validiert, bewertet und optimiert. In diesem Zusammenhang können weitere Fragestellungen in der Netzplanung bzw. in der Netzbetriebsführung, wie beispielsweise die Bewertung der Investitionskosten oder die Bewertung der Betriebskosten, betrachtet und analysiert werden.

 

SimBench

Ansprechpartner

Steffen Meinecke

Partner:

TU Dortmund, RWTH Aachen, Fraunhofer IEE

Förderung:

BMWi

Laufzeit:

01.11.2015 – 31.10.2018

Webseite:

www.simbench.de

Beschreibung

Das Ziel des Vorhabens „SimBench“ ist die Entwicklung eines Benchmark-Datensatzes für Lösungen im Bereich der Netzanalyse, Netzplanung und Netzbetriebsführung. Dieser soll die Entwicklung solcher Lösungen unabhängig von Netzbetreibern und/oder einzelnen Netzdatensätzen möglich machen und zugleich eine Vergleichbarkeit verschiedener Entwicklungen auf diesem Gebiet gewährleisten.

Inhaltlich sind die Hauptaufgaben die Definition von Anwendungsfällen, die Auswahl von Kriterien und Methoden zur Bewertung eines geeigneten Benchmark-Datensatzes, die Entwicklung einer umfassenden Methodik zur Erzeugung und die Generierung des Benchmark-Datensatzes.

Abschließend wird der Benchmark-Datensatz anhand verschiedener Entwicklungen evaluiert, Möglichkeiten und Grenzen analysiert und die Bekanntmachung des Benchmark-Datensatzes in der Fachwelt vorangetrieben.

Die Universität Kassel ist als Projektkoordinator für die Gesamtprojektleitung zuständig.