Aggregation der Systemdienstleistungspotentiale der Verteilnetzebene an multiplen vertikalen Systemschnittstellen im Kontext hierarchischer Multi-Level-Netzregelungsstrategien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Lutz Hofmann
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497762376

Im Zuge der Transformation des Elektroenergiesystems kommt es vor allem in der Verteilnetzebene zu einer massiven Integration dezentraler Erzeugungsanlagen (DEA) und einer zeitweisen Verdrängung thermischer Großkraftwerke in den Übertragungsnetzen mit einem daraus resultierenden Verlust von deren Systemdienstleistungspotentialen. Dies führt aktuell zu einer steigenden Anzahl z.B. an kostenintensiven Redispatchmaßnahmen und erfordert zukünftig Netzausbaumaßnahmen. Die Verteilnetzbetreiber (VNB) erhalten demgegenüber Zugriff auf die bedarfsgerecht steuerbaren Systemdienstleistungspotentiale der DEA und elektrischen Energiespeicher in Form von verteilten Wirk- und Blindleistungsflexibilitäten. Diese Flexibilitätspotentiale können von den VNB sowohl zur Optimierung des eigenen Systembetriebs eingesetzt, als auch dem überlagerten Netzbetreiber, z.B. einem Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB), zur Verfügung gestellt werden. Zur Ermöglichung einer Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale in den verschiedenen Netzebenen ist jedoch eine Intensivierung der ÜNB/VNB- und VNV/VNB-Interaktionen an den vertikalen Systemschnittstellen notwendig. Dafür stellen vor allem hierarchische Multi-Level Netzregelungsstrategien ein geeignetes Konzept dar. Hierarchische Ansätze basieren auf der Aggregation sämtlicher verteilter Flexibilitätspotentiale eines VNB-Netzgebiets an einer Systemschnittstelle im Rahmen der Betriebsführung zu einem korrespondierenden Wirk- und Blindleistungsflexibilitätsbereich (PQ-Polygon), der sog. Feasible Operation Region (FOR). Mit der Information über die in einem Betriebspunkt vom VNB zugesicherten Flexibilitätspotentiale in Form einer FOR kann ein ÜNB den im Zuge seiner Betriebsführung benötigten Flexibilitätsbedarf bestimmen und an den VNB kommunizieren. Im Rahmen eines kaskadierenden Prozesses können somit dezentral verteilte Flexibilitätspotentiale an den vertikalen ÜNB/VNB- bzw. VNB/VNB Systemschnittstellen den überlagerten Netzbetreibern zur Verfügung gestellt werden und damit zur Gewährleistung der Gesamtsystemstabilität beitragen. Aktuelle Methoden und Verfahren zur Bestimmung der FOR sind bislang ausschließlich für eine einzelne vertikale Systemschnittstelle anwendbar. Bei multiplen vertikalen Systemschnittstellen wie z.B. zwischen einem ÜNB und einem VNB ergeben sich in Folge der resultierenden Vermaschung sowohl komplexe vertikale und auch horizontale Abhängigkeiten zwischen den Schnittstellengrößen und damit jeweils auch zwischen den FOR der Schnittstellenknoten. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, Methoden und Verfahren zur Aggregation der Flexibilitätsbereiche flexibilitätsbereitstellender Anlagen in unterlagerten Netzen an multiplen vertikalen Systemschnittstellen als multidimensionale FORs zu entwickeln sowie diese multidimensionalen FORs in die Betriebsführung des überlagerten Netzbetreibers im Kontext hierarchischer Multi-Level-Netzregelungsstrategien zu implementieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen