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Zu Beginn des Projekts werden Referenz-Modelle entwickelt die die Grundlage für die vergleichende Gegenüberstellung der entwickelten Lösungsansätze für die Modellierung und Prognose der vertikalen Netzlast darstellen. Die Bewertung des Betriebs in den Netzebenen erfolgt durch das DLR. Die realen Ausgangsdaten werden unter Berücksichtigung der Unsicherheitsbewertung und -propagation in die Zustandsbewertung des Netzes einbezogen. Die Arbeiten liegen hauptsächlich in der Modellierung und Simulation zur Vorhersage von Engpässen in vorgelagerten Netzen (110 kV). Dabei wird untersucht, welche Auswirkungen die EE-Einspeisung im gesamten Netzgebiet auf die VNL-Prognose haben könnten. In einer Fallstudie, basierend auf einem Ausschnitt eines realen Netzgebiets soll die verbesserte Methodik zur Engpassprognose demonstriert werden. Weiterhin werden meteorologischen Daten aufgearbeitet, die Ergebnisse aus den Simulationen als auch Anpassungen der Methodik bearbeitet und für die Verwendung in der VNL Prognose analysiert. Es soll ein Monitoringsystem zur VNL-Prognose in sich ändernden Wetterlagen entwickelt werden. Dazu werden noch weiter zu entwickelnde, kamerabasierte Methoden mit dem Einsatz von Satellitenbild-gestützten Verfahren mit herkömmlichen Prognosen (basierend auf Wettermodellen) verglichen. Der Vergleich fokussiert dabei die anfänglich als für den Redispatch relevant identifizierten Wettersituationen. Für die Bewertung des technischen und ökonomischen Nutzens der neuen Prognosen werden geeignete Metriken definiert.
Für effektive Planungsprozesse in elektrischen Netzen ist eine zuverlässige Vorausschau auf die Netzsituation von großer Bedeutung. Ein zentrales Element ist dabei die Vorhersage der vertikalen Netzlast (VNL), die Lastflüsse an den Transformatoren der Umspannung zwischen den Netzebenen als Planungsgröße ermittelt. Diese Prognose bildet eine Eingangsgröße für die Netzzustandsanalyse. Sollte ein Engpass identifiziert werden, kommt es zu Maßnahmen zur Behebung des Netzengpasses wie z.B. Redispatch. Diese lösen in der Folge weitere energiewirtschaftliche Prozesse aus. Zu betonen ist, dass eine frühzeitige Erkennung von Engpasssituationen dem Netzbetreiber hilft, die erforderlichen Maßnahmen zeitlich, örtlich und mengenmäßig präzise zu bestimmen und eine Über-Abregelung insbesondere der erneuerbaren Energien zu vermeiden. In diesem Projekt soll eine neue Methode zur Vorhersage der vertikalen Netzlast an Umspanntransformatoren entwickelt, erprobt und in Anwendungen implementiert werden. Durch hinreichende Kenntnis über die vertikale Netzlast lassen sich Transferbedarfe in der Übertragungsebene besser vorhersagen und auch die Netzebeneninterne Leistungsbilanz präziser abschätzen. Eine Optimierung dieses Prozesses kann die Folgekosten des Redispatchs mindern. Die Ergebnisse z. B. in Form des erweiterten Methodenwissens sind auch auf weitere Bereiche der Netzführung, wie z.B. einer belastungsabhängigen Betriebsmittelverwaltung übertragbar. In der konkreten Umsetzung im Projekt werden neue Methoden an einer Referenzumgebung, die zu Beginn des Vorhabens als ein digitales Modell einer typischen Verteilnetzumgebung definiert wird, entwickelt und getestet. Die Univ. Oldenburg arbeitet insbesondere mit an der Entwicklung einer Referenz- und Testumgebung für unterschiedliche physikalisch-basierte sowie Machine-Learning-Modellansätze und entwickelt zur Verlässlichkeitssteigerung der VNL-Vorhersage neuartige Methoden zur Unsicherheitsquantifizierung.
Das Ziel des Teilprojektes ist, neueste Entwicklungen bis TRL 7 in die Praxis zu überführen und von DSO-Partnern zu validieren, um langfristige Vorteile für Betriebsplanung und Echtzeitoperationen zu ermitteln. Die Integration von Redispatch 2.0-Verfahren soll Simulations- und Prognosefunktionen verbessern und Abschaltungen erneuerbarer Energien reduzieren. Eine kontinuierliche Abstimmung der Erwartungen und technischen Anforderungen für Modelle und Algorithmen aus den Arbeitspaketen 1, 4 und 5 ist erforderlich, ebenso wie das Verständnis für die Integration von Prognosen zur Erzeugung verteilter Energieressourcen aus den Arbeitspaketen 2 und 3. Siemens Energy ist an allen sechs Arbeitspaketen des Opti-VNL-Projekts beteiligt, um die Implementierung aller Entwicklungen in die Endplattform zu gewährleisten. Die Ziele umfassen die Ausrichtung der Leistungsziele, die Validierung der Verteilnetzbetreiber-Anforderungen und die Bewertung des Nutzens für das Engpassmanagement und Redispatch 2.0. Im Rahmen des Gesamtprojekts verbessert Siemens Energy die Anwendung vertikaler Netzlastberechnungen durch fortschrittliche Sensordatenverarbeitung zur Optimierung der Verteilnetzbelastbarkeit. Durch die Kombination aus präzisen Wettervorhersagen und Technologien wird die Engpassprognose deutlich genauer. Weiterhin entwickelt Siemens Energy Methoden für die dynamische Anlagenbewertung und das Flottenmanagement, auch in Niederspannungsnetzen.
Die Verteilung von Energie in elektrischen Netzen unterliegt der Herausforderung eines vorausschauenden Engpassmanagements, um einerseits Abregelungen von erneuerbaren Energien zu minimieren und andererseits Mehrkosten für eine systemstabilisierende Kraftwerkseinsatzplanung (Redispatch) gering zu halten. Prognosen für zukünftige Betriebszustände sind zur optimierten Betriebsführung unverzichtbar und Grundlage der Redispatchprozesse. Dabei kommt es nicht nur auf die Prognosegüte an, sondern auch auf das Wissen um die Unsicherheit der Prognose. Probleme in der Praxis entstehen, wenn Extremereignisse (v.a. hohe Einspeisung) unerwartet auftreten, Schalthandlungen die Netztopologie und damit die Zuordnung von Netzteilnehmern in den Netzabschnitten ändern oder Kurzfriständerungen nicht in die Zustandsschätzungen einbezogen werden. Eine Steigerung von Robustheit und Vertrauenswürdigkeit der Prognosen in Verbindung mit zusätzlicher Information über situative Unsicherheiten der Prognosen verbessern die Einschätzung zukünftiger Netzauslastungen und tragen zu einem sicheren und kostenoptimierten Netzbetrieb bei. Künstliche Intelligenz könnte helfen, um durch automatisierte Mustererkennung und -bewertung sowohl zu einer höheren Prognosegüte als auch einer besseren Einschätzung der Prognoseunsicherheit zu gelangen. Im Teilvorhaben der EWE NETZ sollen die Anforderungen an unsicherheitsbehaftete Engpassprognosen für den operativen Betrieb von Verteilnetzen geschärft werden. Während Konzepte erstellt werden, um Unsicherheiten von Engpassprognosen in die Prozesse der hochautomatisierten Netzführung gewinnbringend zu integrieren, sollen gleichzeitig die Ursachen und Zeitpunkte systemkritischer Prognosefehler gefunden und dokumentiert werden. Im Weiteren sollen optimierte Prognosemethoden an Anwendungsbeispielen bei EWE NETZ verprobt und analysiert werden. Zudem soll die Anwendbarkeit der Methoden auf eine präventive Engpasserkennung in der Niederspannung untersucht werden.
Ziel des Teilprojektes ist es, im Rahmen einer Durchführbarkeitsstudie zu untersuchen, inwiefern ein netzdienlicher Koordinationsmechanismus einer Energiecommunity dazu beitragen kann, Netzengpässe im Niederspannungsnetz zu beseitigen und somit eine verbesserte Gesamtlösung bietet. Die badenovaNETZE liefern bei der Entwicklung des netzsensitiven Marktmechanismus die Anforderungen des Netzbetreibers für einen sicheren Netzbetrieb, Erfahrungen aus dem Rollout der Redispatch 2.0 Prozesse und Antworten zu regulatorischen Fragen. Außerdem wird in Zusammenarbeit mit den Marktakteuren eine Schnittstelle definiert, um Messdaten und Netzbetreibervorgaben zwischen der Energiecommunity und dem Netzbetreiber auszutauschen und damit an bestehende Redispatchplattformen anknüpfen zu können. Nach ersten Untersuchungen des Koordinationsmechanismus in einer Simulation und einem anschließenden Test in einem Labor der Hochschule Offenburg sollen die Funktionsweise und die Auswirkungen des Koordinationsmechanismus in einer Modellregion der badenovaNETZE untersucht werden. Dabei sollen einerseits der Beitrag der Energiecommunity zur Lösung von zukünftigen Engpassproblemen und dem daraus resultierenden vermiedenen Netzausbaubedarf untersucht werden und andererseits, ob es ein evtl. nicht ausreichend abgestimmtes Regelungskonzept zwischen Netz und Markt gibt, welches das zu regelnde System durch ein Pendeln zwischen Optimierungszielen ins Schwingen versetzt. Zur Vermeidung einer Entsolidarisierung werden Veränderungen im Netzausbaubedarf durch das Handeln der Community quantifiziert und als Basis für veränderte Netznutzungsentgelte o. ä. für die Teilnehmer einer netzsensitiven Energiecommunity vorgeschlagen.
Das Vorhaben WOpS - Wärmefluss-Optimierung zur Sektorkopplung hat das Ziel, eine Modell- und Optimierungs-Bibliothek zur optimierungsbasierten Betriebsführung dezentraler Einspeisepunkte in Fernwärmenetzen unter Berücksichtigung eines strommarktorientierten Betriebs der Anlagentechnik zu entwickeln. Diese wird möglichst robust und generisch verfasst, um eine größtmögliche und einfach umzusetzende Übertragbarkeit zu ermöglichen. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der Bibliothek ist die Abbildung der thermohydraulischen zeit- und ortsabhängigen Charakteristika von Wärmeflüssen, die eine optimale Verteilung der Wärme im Wärmenetz ermöglicht. Ziel ist eine gemeinsame Vermarktung der dezentralen Anlagen mit den Koppelprodukten Wärme und der an der Börse gehandelten elektrischen Energie. Für die im Betrieb zu lösenden gemischt-ganzzahligen Optimierungsprobleme wird ein neuer, quell-offener numerischer Löser entwickelt. Zur Erprobung der Verfahren wird eine direkte, praxisnahe Umsetzung in Demonstratoren unter Berücksichtigung der Anforderungen aus dem Netzbetrieb (z.B. 'Redispatch 2.0') sowie einer autonomen Teilnahme der Einheiten am Strommarkt realisiert und die Strom-Wärme-optimierten Fahrpläne in den Demonstratoren umgesetzt. In der Betrachtung werden primär Bestands-Wärmenetze angegangen, die in ihrer Transformation durch die Inbetriebnahmen neuer dezentraler Einspeisepunkte mit unterschiedlichen Anforderungen (z.B. neuartige Wärmequellen in Verbindung mit Großwärmepumpen) unter Berücksichtigung eines strommarkt- wie auch netzorientierten Betriebes der Anlagentechnik neue Herausforderungen an die Versorgungs- und Betriebssicherheit, Energieeffizienz und hohe Lebensdauer der Anlagentechnik stellen. Das Ergebnis ist ein für den Markt verfügbares Modul mit einer Komponentenbibliothek für eine IoT-Plattform und stellt damit einen wesentlichen Baustein für die Transformation von klassischen Unternehmen der Energieversorgung hin zu Energiedienstleistern dar.
Das Vorhaben WOpS - Wärmefluss-Optimierung zur Sektorkopplung hat das Ziel, eine Modell- und Optimierungs-Bibliothek zur optimierungsbasierten Betriebsführung dezentraler Einspeisepunkte in Fernwärmenetzen unter Berücksichtigung eines strommarktorientierten Betriebs der Anlagentechnik zu entwickeln. Diese wird möglichst robust und generisch verfasst, um eine größtmögliche und einfach umzusetzende Übertragbarkeit zu ermöglichen. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der Bibliothek ist die Abbildung der thermohydraulischen zeit- und ortsabhängigen Charakteristika von Wärmeflüssen, die eine optimale Verteilung der Wärme im Wärmenetz ermöglicht. Ziel ist eine gemeinsame Vermarktung der dezentralen Anlagen mit den Koppelprodukten Wärme und der an der Börse gehandelten elektrischen Energie. Für die im Betrieb zu lösenden gemischt-ganzzahligen Optimierungsprobleme wird ein neuer, quelloffener numerischer Löser entwickelt. Zur Erprobung der Verfahren wird eine direkte, praxisnahe Umsetzung in Demonstratoren unter Berücksichtigung der Anforderungen aus dem Netzbetrieb (z.B. 'Redispatch 2.0') sowie einer autonomen Teilnahme der Einheiten am Strommarkt realisiert und die Strom-Wärme-optimierten Fahrpläne in den Demonstratoren umgesetzt. In der Betrachtung werden primär Bestands-Wärmenetze angegangen, die in ihrer Transformation durch die Inbetriebnahmen neuer dezentraler Einspeisepunkte mit unterschiedlichen Anforderungen (z.B. neuartige Wärmequellen in Verbindung mit Großwärmepumpen) unter Berücksichtigung eines strommarkt- wie auch netzorientierten Betriebes der Anlagentechnik neue Herausforderungen an die Versorgungs- und Betriebssicherheit, Energieeffizienz und hohe Lebensdauer der Anlagentechnik stellen. Das Ergebnis ist ein für den Markt verfügbares Modul mit einer Komponentenbibliothek für eine IoT-Plattform und stellt damit einen wesentlichen Baustein für die Transformation von klassischen Unternehmen der Energieversorgung hin zu Energiedienstleistern dar.
Das Vorhaben WOpS - Wärmefluss-Optimierung zur Sektorkopplung hat das Ziel, eine Modell- und Optimierungs-Bibliothek zur optimierungsbasierten Betriebsführung dezentraler Einspeisepunkte in Fern-wärmenetzen unter Berücksichtigung eines strommarktorientierten Betriebs der Anlagentechnik zu entwickeln. Diese wird möglichst robust und generisch verfasst, um eine größtmögliche und einfach um-zusetzende Übertragbarkeit zu ermöglichen. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der Bibliothek ist die Abbildung der thermohydraulischen zeit- und ortsabhängigen Charakteristika von Wärmeflüssen, die eine optimale Verteilung der Wärme im Wärmenetz ermöglicht. Ziel ist eine gemeinsame Vermarktung der dezentralen Anlagen mit den Koppelprodukten Wärme und der an der Börse gehandelten elektrischen Energie. Für die im Betrieb zu lösenden gemischt-ganzzahligen Optimierungsprobleme wird ein neuer, quelloffener numerischer Löser entwickelt. Zur Erprobung der Verfahren wird eine direkte, praxisnahe Umsetzung in Demonstratoren unter Berücksichtigung der Anforderungen aus dem Netzbetrieb (z.B. 'Redispatch 2.0') sowie einer autonomen Teilnahme der Einheiten am Strommarkt realisiert und die Strom-Wärme-optimierten Fahrpläne in den Demonstratoren umgesetzt. In der Betrachtung werden primär Bestands-Wärmenetze angegangen, die in ihrer Transformation durch die Inbetriebnahmen neuer dezentraler Einspeisepunkte mit unterschiedlichen Anforderungen (z.B. neuartige Wärmequellen in Verbindung mit Großwärmepumpen) unter Berücksichtigung eines strommarkt- wie auch netzorientierten Betriebes der Anlagentechnik neue Herausforderungen an die Versorgungs- und Betriebssicherheit, Energieeffizienz und hohe Lebensdauer der Anlagentechnik stellen. Das Ergebnis ist ein für den Markt verfügbares Modul mit einer Komponentenbibliothek für eine IoT-Plattform und stellt damit einen wesentlichen Baustein für die Transformation von klassischen Unternehmen der Energieversorgung hin zu Energiedienstleistern dar.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Wissenschaft | 10 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 41 |
| Englisch | 20 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 35 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 7 |
| Lebewesen und Lebensräume | 21 |
| Luft | 11 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 2 |
| Weitere | 39 |