Verteiltes echtzeitfähiges Verfahren zum Netzengpassmanagement in elektrischen Übertragungsnetzen unter Einbeziehung von HVDC-Verbindungen und Redispatch

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Rehtanz
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239343689

In Folge des Ausbaus der elektrischen Erzeugung auf Basis erneuerbarer Energien und des transnationalen Elektrizitätshandels wird die Netzinfrastruktur im europäischen Übertragungsnetz zukünftig länderübergreifend und länderintern überlastet. Gleichzeitig sind die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) verpflichtet einen Netzbetrieb gemäß des N-1-Kriteriums zu gewährleisten. Dieses besagt, dass der Betrieb in jedem als realistisch eingestuften Szenario auch dann sicher und stabil sein muss, wenn eines der Netzbetriebsmittel ausfällt. Die Unsicherheiten bezüglich der Einspeisung aus Windenergie und Photovoltaik erhöhen die Bandbreite der zu berücksichtigenden Szenarien, was dazu führt, dass die Einspeisung der wirtschaftlichsten Kraftwerke und von Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien stärker eingeschränkt werden muss. Um diesem Effekt abzuschwächen kann berücksichtigt werden, welche Maßnahmen vorgenommen werden können, um auf das Eintreten von Szenarien sowie auf den Ausfall von Betriebsmitteln zu reagieren und so überlastete Betriebsmittel rechtzeitig zu entlasten. In der Forschung werden hierfür zentrale Optimierungsansätze vorgeschlagen, die für vorbestimmte Szenarien die geeignete Reaktion in Form von netztopologischen Maßnahmen oder Änderung der Erzeugungs- und Lastkonfiguration (Redispatch) vorschlagen. Die Nachteile dieser zentralen Ansätze sind es, dass im europäischen Verbundnetz keine zentrale Stelle über eine vollständige Systemsicht verfügt, die Optimierung für große Systeme auf Grund signifikanter Berechnungszeiten nur präventiv für bestimmte Szenarien und nicht in Echtzeit ausgeführt werden kann, sowie dass hierin zwar N-1-Fälle, nicht jedoch Ausfälle von zwei oder mehr Betriebsmitteln (N-2 bis N-k) berücksichtigt werden. Es stellt sich hiermit die folgende zentrale Forschungsfrage, die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersucht werden soll:Wie kann bei unvollständiger Systemsicht und bei beliebiger Netzsituation (N-1, N-2 bis N-k) eine robuste und echtzeitfähige Entlastung von überlasteten Betriebsmitteln erfolgen?Der in diesem Vorhaben verfolgte Ansatz baut auf Vorarbeiten im Rahmen des Teilprojektes "Dezentrale Koordinierung von Leistungsflussreglern zur Erhöhung der Übertragungskapazität und -sicherheit" der DFG Forschergruppe FOR1511 auf. Hierin wurde ein echtzeitfähiges dezentrales Koordinierungsverfahren für Drehstrom-Leistungsflussregler entworfen, das adaptiv auf beliebige Netzsituationen reagiert. Hierauf aufbauend soll zum einen untersucht werden, wie dieses System um zukünftige Verbindungen auf Basis von Hochspannungsgleichstrom-Technologie erweitert werden kann. Zum anderen soll grundlegend erforscht werden, wie mittels eines verteilten Systems ein echtzeitfähiger Redispatch vorgenommen werden kann, der die Flexibilität von Erzeugungsanlagen sowie Verbrauchern (z.B. Elektrofahrzeuge oder Speicher) dafür einsetzt, in kritischen Netzsituationen zur Entlastung von Betriebsmitteln beizutragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen