Wie ein Verteilnetz Flexibilität bereitstellen kann

Im Projekt flexQgrid wird das Verteilnetz als aktiver und intelligenter Akteur der Energiewende erprobt. Eine Schlüsselrolle übernehmen dabei die Anlagen innerhalb des Netzes, die sich flexibel steuern lassen und deren Wirk- und Blindleistungsverhalten in einem vordefinierten Rahmen anhand eines externen Signales an die Bedürfnisse des Gesamtsystems angepasst werden kann. Dies können sowohl Lasten (z.B. Haushalte, landwirtschaftliche Betriebe etc.) als auch Erzeugungsanlagen (Photovoltaik, Biomasseanlagen, …) oder Speicher sein.

Da jedoch einzelne, dezentrale Anlagen, bedingt durch ihre vergleichsweise kleine installierte Leistung, meist nur einen geringen Einfluss auf das vorgelagerte Netz haben, wird in flexQgrid die Gesamtheit aller Anlagen betrachtet. Dafür werden alle Flexibilitäten innerhalb des Netzes zusammengefasst, aus einzelnen Anlagen ergibt sich so ein flexibel steuerbares Verteilnetz, das genutzt werden kann, um das vorgelagerte Netz zu stützen.

Abschätzung des Netzzustandes

Im Rahmen dieses Projekts werden verschiedene, reale Messdaten aus dem Netz in Echtzeit eingelesen und übermittelt. Da jedoch nicht jeder Punkt innerhalb des Netzes exakt vermessen ist, werden zunächst die vorhandenen Messdaten genutzt, um den Zustand des gesamten Netzes abzuschätzen. So werden die aktuellen Spannungen und Leistungen an jedem Knoten sowie die Auslastung aller Leitungen und Transformatoren ermittelt. Dieser Netzzustand bildet die Grundlage, um sowohl das momentan vorhandene Flexibilitätspotential jeder Anlage, als auch möglicherweise vorhandene Netzrestriktionen bestimmen zu können. Diese Größen gehen dann als Eingangsdaten in einen Optimierungsalgorithmus ein, der alle Flexibilitäten innerhalb des Netzes aggregiert. Als Ergebnis erhält man dadurch einen Bereich, in den man, je nach Lastfall, den Leistungsbezug oder die Rückspeisung variieren kann ohne Netzrestriktionen zu verletzen. Der gesamte Prozess wird minütlich durchgeführt und liefert so ein Live-Bild über die durch das Verteilnetz bereitstellbare Flexibilität. Das Ergebnis kann anschließend in der Netzleitstelle visualisiert werden, sodass bei Bedarf der Betriebspunkt des Netzes angepasst und die Flexibilität der einzelnen Anlagen abgerufen werden kann.

Einsatz der aggregierten Flexibilität zur Netzstützung

Ein flexibel steuerbares Verteilnetz bietet vielseitige Möglichkeiten, um zur Systemstabilität des Energieversorgungssystems beizutragen. Variation der Wirk- und/oder Blindleistung innerhalb des zulässigen Bereichs sind hilfreich um sowohl Spannungs- als auch Frequenzproblemen entgegenzuwirken. Die Aggregation verschiedener Verteilnetze ermöglicht es, die Auslastung von Leitungen im Übertragungsnetz zu beeinflussen und dank eines intelligenten Engpassmanagements hohe Redispatch Kosten zu verringern. Da sich die Aggregation über verschiedene Spannungsebenen hinweg durchführen lässt, wird zudem die Kommunikation zwischen Übertragungsnetz- und Verteilnetzbetreiber stark vereinfacht. Anstatt eine Vielzahl an kleinen, dezentralen Anlagen überblicken und steuern zu müssen, kann der neue Betriebspunkt des gesamten Netzes vorgegeben und automatisiert auf die einzelnen Anlagen aufgeteilt werden.

Die Aggregation einzelner flexibler Anlagen, beginnend mit intelligenten Haushalten in der Niederspannung, kann zukünftig ein wichtiger Baustein zur dezentralen Systemdienstleistungserbringung sein und so zum Gelingen der Energiewende beitragen.

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