Projektziele
InnoSys 2030 entwickelt innovative Systemführungsstrategien mit dem Ziel das Stromnetz höher auszulasten.
Dieses soll durch den systemweiten, koordinierten Einsatz von
- kurativen Maßnahmen,
- leistungsflusssteuernden Betriebsmitteln und
- einem höheren Automatisierungsgrad in der Systemführung
bei weiterhin höchster System- und Netzsicherheit erreicht werden.
Stromnetze werden so betrieben, dass sie bei Ausfall eines Betriebsmittels die Transportaufgabe, unter Einhaltung der Betriebsmittelgrenzwerte, weiter erfüllen können. Deshalb muss der Systemführer im ungestörten Betrieb Kapazitäten für den Störungsfall freihalten und kann die Betriebsmittel nicht voll auslasten.
Durch moderne Kommunikationstechnologie und erhöhte Rechenleistung im Zusammenspiel mit neuartigen Betriebsmitteln wie z. B. Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ), Großspeicher oder flexible Drehstromübertragungssysteme (FACTS) kann im Falle einer Störung zunehmend schneller reagiert werden. Dadurch kann das Netz im Störungsfall beinahe in Echtzeit in einen anderen Betriebszustand versetzt werden, weswegen der Betriebsmittelausfall nicht kritisch ist. Deshalb kann zukünftig mehr Kapazität für den Energietransport genutzt werden. Handlungen, die im Fehlerfall sehr schnell erfolgen, um die Auswirkungen einer Störung zu begrenzen, werden als kurative Maßnahmen bezeichnet.
Am besten lässt sich die Idee in einem Vergleich beschreiben: Wie unser vermaschtes Stromnetz Kapazitäten für Störungsfälle frei hält,
wird auch auf den meisten deutschen Autobahnen ein „Sicherheitsstreifen“ nicht genutzt. Ereignet sich ein Unfall kann der Verkehr unter Ausnutzung des Standstreifens weiter aufrechterhalten werden. Wenn eine sehr schnelle Bergung von Unfallfahrzeugen als „kurative Maßnahme“ zur Verfügung steht, kann der „Standstreifen“ bei einer hohen Verkehrsdichte abschnittsweise zur Befahrung freigegeben werden. So ähnlich ist das auch im Stromnetz denkbar: vorgehaltene Übertragungsreserven können genutzt werden, um Engpässe zu vermeiden. Treten Störungen auf, werden sie im laufenden Betrieb durch Echtzeiteingriffe entschärft.
Zudem bleiben Kapazitäten im Normalbetrieb ungenutzt, weil sich der Leistungsfluss im Netz – bedingt durch die jeweilige Last- und Einspeisesituation und die physikalischen Eigenschaften der einzelnen Netzelemente – ungleichmäßig verteilt. Mit einem koordinierten Einsatz verschiedener leistungsflusssteuernder Betriebsmittel soll eine gleichmäßigere und höhere Auslastung des Netzes erreicht werden, um die Transportkapazität des Netzes besser auszunutzen.
Um diese komplexen Maßnahmen zukünftig praktisch in Echtzeit umsetzen zu können, sind unter anderem Werkzeuge mit einem höheren Automatisierungsgrad erforderlich, die die Kompetenz des Systemführers als elementaren Bestandteil eines sicheren Netzbetriebs unterstützen und die Komplexität reduzieren.
Für eine kurative Reaktion auf Störungsereignisse müssen die verfügbaren Aktoren im Übertragungsnetz und Flexibilitäten in unterlagerten Netzen zu jeder Zeit bekannt und abrufbar sein.
- Konzeptionierung von systemweit koordinierten kurativen Maßnahmen
- Entwicklung von Methoden zur Prognose von gesichert verfügbarer kurativ nutzbarer Flexibilität
- Berücksichtigung von kurativen Maßnahmen in der Betriebsplanung
- Entwicklung von Tools zur Durchführung automatischer koordinierter Leistungsflussanpassungen
- Weiterentwicklung der Betriebsplanungs- und Koordinationsprozesse
Für die Flexibilisierung des Netzbetriebs ist eine Weiterentwicklung der Netzleit- und der Schutzsysteme notwendig.
- Entwicklung von Tools zur Online-Stabilitätsbewertung und Bestimmung kurzzeitig möglicher Überlastbarkeiten von Betriebsmitteln
- Entwicklung erweiterter dynamischer/stationärer Berechnungsmethoden
- Verbesserung des Datenaustausches
- Verzahnung von Schutz- und Leittechnik und Implementierung von Special-Protection-Schemes
Die zu entwickelnden Konzepte sollen im Vergleich zu heute eine mindestens gleichbleibende Netz- und Systemsicherheit gewährleisten.
- Weiterentwicklung der Bewertungsmethoden und Standards für die Bewertung des systemweiten Einsatzes von kurativen Maßnahmen
- Bewertung der entwickelten Konzepte auf ihre Auswirkungen auf die Netz- und Systemsicherheit
- Bewertung der IT-Sicherheit und Ermittlung von Maßnahmen zur Vermeidung von Sicherheitsrisikenn
Teilprojekte
Zum Erreichen der Ziele ist das Projekt in sechs aufeinander aufbauende Teilprojekte unterteilt, welche je eine bestimmte Funktion erfüllen.
Das erste Teilprojekt dient der Aufbereitung der wissenschaftlichen, technologischen, technischen, meteorologischen und energiewirtschaftlichen Grundlagen für die Konzeptentwicklung ebenso wie für die Erstellung der notwendigen Simulationsumgebungen.
Im Teilprojekt zwei werden die einzelnen Bausteine der zu entwickelnden Konzepte erstellt und kombiniert, angefangen bei der Primärtechnik, über die Sekundär- und Leittechnik bis hin zur Informations- und Kommunikationssicherheit.
Dieses Teilprojekt dient der Implementierung und dem Testen der zuvor erarbeiteten (Betriebsführungs-)Konzepte und Maßnahmen mittels stationärer wie auch dynamischer Simulationen.
Ergebnisse fließen in die Teilprojekte vier und fünf ein.
Im vierten Teilprojekt werden die untersuchten Konzepte zunächst nach einzelnen Kriterien, wie z. B. Funktionalität, Praxistauglichkeit, Systemsicherheit oder Anfälligkeit für Cyberkriminalität, bewertet und diese Teilergebnisse zu einer Gesamtbewertung zusammengeführt.
Anschließend wird eine Roadmap zur Einführung der positiv bewerteten Maßnahmen und Konzepte erstellt.
Letzten Endes werden die neuartigen Methoden und Konzepte in Leitwartenumgebung in Form von Demonstratoren und Feldtests validiert.
Die Größe des Konsortiums erfordert eine Projektkoordination und eine organisierte Projektkommunikation. Neben der Verbundkoordination sowie dem Projektmanagement, bedarf es einer Kommunikation für die außenwirksame Darstellung des Projekts und die Einbeziehung des Fachbeirates.
Des Weiteren wird der Einbezug von Partnern aus dem europäischen Umfeld sowie neuen Marktteilnehmern aus dem Energiebereich koordiniert.
