Mit modularem quelloffenem Instrumentarium Betrieb und Planung von Energiesystemen optimieren
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ATTEST wurden Instrumente zur Bewältigung der anstehenden Herausforderungen bei der Dekarbonisierung des Energiesektors entwickelt. Dazu zählen die Verwaltung der gestiegenen Elektrifizierungsnachfrage aus verschiedenen Sektoren, die Integration von mehr Strom und Gas aus erneuerbaren Energiequellen in die vorhandene Infrastruktur und die Anpassung an die erwartete Zunahme von Speichereinrichtungen. „Unsere IKT-Plattform bietet eine integrierte Studienumgebung für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber. Sie dient als zentraler Zugangspunkt zu einem Paket von Instrumenten, welche die Planung, den Betrieb und die Instandhaltung des Netzes verbessern sollen“, erklärt Projektkoordinator Filipe Joel Soares. Da die Plattform quelloffen ist, bietet sie eine verbesserte Interoperabilität mit anderen Softwaresystemen und gewährleistet sie eine zuverlässige Interaktion zwischen Betriebs-, Planungs- und Anlagenverwaltungsinstrumenten. Ihre Funktionen können außerdem individuell maßgeschneidert und erweitert werden, um sich an spezifische Szenarien der Integration dezentraler Energieressourcen wie z. B. Speichereinrichtungen, Photovoltaikpaneele oder Elektrofahrzeuge anzupassen. Zudem lassen sich neue Instrumente problemlos einbinden und existierende Schnittstellenkomponenten können zur Visualisierung der Ergebnisse wiederverwendet werden.
Planungsmodul
Das Planungsmodul verfügt über ein spezielles Optimierungsinstrument, das die Planung von Verteilernetzen unter Einsatz von pfadabhängigen Netzverstärkungsstrategien verbessert. Erstellt werden vielfältige Anlageportfolios, die sowohl anlagenbezogene als auch nicht anlagenbezogene Lösungen berücksichtigen. Außerdem gibt es ein Strategieoptimierungsinstrument, das für die adaptive Aktualisierung des Übertragungsnetzes konzipiert ist sowie neue Quellen der Unsicherheit und Flexibilität berücksichtigt, die sich aus verschiedenen Netzbereichen ergeben könnten. Dazu könnten dezentrale erneuerbare Energiequellen, Speicherlösungen und Multi-Energiesysteme gehören.
Betriebsmodul
Innerhalb des Betriebsmoduls konzentriert sich ein Instrument auf die Beschaffung von Systemdienstleistungen für die für den Folgetag vorgesehene Betriebsplanung des Verteilernetzes. Ein weiteres Instrument aktiviert die beschafften Systemdienstleistungen, um die Abweichungen von den für den Folgetag getroffenen Entscheidungen durch die Aktivierung dezentraler Energieressourcen zu minimieren. Ein anderes Instrument dient der Erweiterung des konventionellen deterministischen sicherheitsbeschränkten optimalen Leistungsflusses, um Systemdienstleistungen (für Engpassmanagement, Spannungs- und Frequenzregelung) auf der Grundlage einer 24 Stunden im voraus unter Prognoseunsicherheit erfolgten Planung zu beschaffen. Es gewährleistet eine reibungslose Koordinierung mit den Verteiler- und Übertragungsnetzbetreibern, um Konflikte bei der Beschaffung von Systemdienstleistungen zu vermeiden. Bei einem Instrument zur dynamischen Online-Sicherheitsbewertung wird zu guter Letzt ein Ansatz des maschinellen Lernens umgesetzt, um die Sicherheit von Elektrizitätsversorgungssystemen zu bewerten, die in hohem Maße auf Energie aus erneuerbare Energiequellen zurückgreifen.
Anlagenverwaltungsmodul
Das Anlagenverwaltungsmodul umfasst drei Instrumente. Das erste beschreibt den Zustand der Anlagen und gruppiert sie nach ähnlichen Merkmalen, wobei verschiedene Aspekte berücksichtigt werden: Lebensdauer, Betriebszustand, Instandhaltungsbedarf sowie ihre wirtschaftlichen und die Umwelt betreffenden Auswirkungen. Das zweite weist jedem Anlagenwert eindeutige Indikatoren auf der Grundlage seiner spezifischen Clusterdimensionen zu und unterstützt auf diese Weise die Priorisierung von Anlagenwerten, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Ein drittes Instrument formuliert intelligente Strategien für die Anlagenverwaltung und bietet Handlungsempfehlungen auf der Grundlage von Betriebszustandsindikatoren an. Außerdem werden der Zustand der Anlagen prognostiziert sowie die zukünftigen Auswirkungen bewertet, was eine proaktive Entscheidungsfindung gestattet. „Die fortgeschrittenen Instrumente und Ansätze von ATTEST zur Planung, Überwachung und Instandhaltung von Stromnetzen eignen sich besser für zukünftige Energieversorgungssysteme“, erklärt Joel Soares. „Diese Entwicklungen fördern die Digitalisierung des Energiesektors, verringern die Auswirkungen auf die Umwelt und verbessern die Zuverlässigkeit und Qualität der Dienstleistungen. Außerdem tragen sie dazu bei, das Stromnetz auf die zunehmende Elektrifizierung der Energiesysteme vorzubereiten, wobei sie gleichermaßen die Integration verschiedener Energieträger ermöglichen.“
Schlüsselbegriffe
ATTEST, Instrumente, Werkzeuge, Energiesystem, Plattform, Verteilernetzbetreiber, quelloffen, Open-Source, Netzplanung