Arbeitspaket 2: Simulation und Risikobewertung

Status: Abgeschlossen

Ziel:

Ziel des Arbeitspaketes war es, ein Simulationsmodells für die Optimierung des virtuellen Flächenkraftwerks zu konzeptionieren. Dabei sollte der Fokus darauf liegen, Stabilität und Verfügbarkeit der Stromversorgung auf Verteilnetzebene mit steigendem Anteil Erneuerbarer Energien aufrecht zu erhalten – unter der Nebenbedingung, möglichst hohe positive ökonomische und ökologische regionale Effekte zu erzielen. Zusätzlich wurde für das Projekt eine Risikobewertung durchgeführt, um Risiken im fortlaufenden Projekt zu erkennen, zu analysieren und die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens der Risiken mit den daraus resultierenden Auswirkungen zu ermitteln.

Ergebnis:

Zubaus-Szenarien und Modellentwicklungen

Die Zubau-Szenarien dienten als Grundlage für die Darstellung eines Ideal-Portfolios für ein vkw++ und darüber hinaus für die im Projekt geforderte Berechnung von Treibhausgasminderungspotenzialen. Dabei waren zum einen der Zubau von EE-Anlagen in Netzgebieten sowie die Änderung auf der Bedarfsseite bis zum Jahr 2030 ausschlaggebend. Zum anderen wurden Flexibilisierungspotenziale und Ausgleichsmöglichkeiten sowie Potenziale der Sektorenkopplung untersucht, um das Ideal-Portfolio des vkw++ zu ermitteln.

Zur Durchführung geeigneter Simulationen war ein quasi-dynamisches Netzsimulationsmodell erforderlich, mit dem der Bedarf an Flächenkraftwerkskomponenten ermittelt werden konnte, damit das vkw++ seine übergeordneten Aufgaben erfüllen kann. Die Zubau-Szenarien fanden Eingang in die Simulationsmodelle und auf Basis von Lastflussberechnungen wurde eine Empfehlung von ausgewählten Zubau-Szenarien zur anschließenden Weiterentwicklung für die Treibhausgasminderungspotenziale gegeben. Nach Auswertung der Ergebnisse der Simulationen wurde ein Portfolio aus Verbrauchern, Erzeugern, Speichern und Netzinfrastruktur zur Sicherstellung der in QUIRINUS geforderten technischen Vorgaben (Versorgungssicherheit und CO2-Minderung) erstellt. Mit Hilfe einer Sensitivitätsanalyse wurden anschließend verschiedene Portfolios mit Zubau-Szenarien ausgewertet, um das Idealportfolio des vkw++ zu ermitteln. Als Ideal-Portfolio ergeben sich für das untersuchte Beispielnetz spezifisch 11 % BHKW-Strom, 14 % PV-Strom und 23 % Windstrom sowie 52 % Strom aus dem übergeordneten Stromnetz.

In Zusammenarbeit mit einem Unterauftragnehmer wurden Simulationskomponenten für das Szenario „Inselnetz als Systemdienstleistung und für den Netzwiederaufbau“ modelliert. Ziel war die Effektivwertsimulation (RMS-Simulation) von Inselnetzen am Beispiel des Feldtestszenarios Tagebau Inden. Bewertet wurde das Anlagenverhalten im Verteilnetz der Anlagenkonstellation BHKW mit Schwungmassespeicher (Hybrid) und Last bezüglich der Stabilität bei kleinen und großen Lastsprüngen, bei Lastschwankungen mit variablen Gradienten und bei Kurzschlussereignissen. Eine wesentliche Besonderheit der Modellierung ist die Implementierung und Simulation der Bezugspunktregelung des Hybridsystems. Daraus können Aussagen zu Einsatzmöglichkeiten, aber auch Grenzen einer Netzstabilisierung durch die Kombination von BHKW und Schwungmassespeicher bei großen Lastschwankungen (Lastsprüngen) im Inselnetz abgeleitet werden. Detaillierte Ergebnisse der dynamischen Simulation können hier eingesehen werden.

Treibhausgasminderungspotenziale

Auf Basis der SIJ-Netzsimulationen mit Zubau-Szenarien und dem sich daraus ergebenden Ideal-Portfolio konnten die Potenziale der Treibhausgasminderung ermittelt werden. Diese belaufen sich im Jahr 2030 je nach Netzgebiet und Zubau-Szenario auf 20 bis 40 % im Vergleich zum Basisjahr 2018. Die Spannweite ergibt sich im Wesentlichen aus unterschiedlichen Strommixszenarien im vorgelagerten Netz. Mit Hilfe gezielter Steuerung von Verbrauchern, Erzeugern und Speichern durch die in QUIRINUS erarbeiteten Flexibilisierungsoptionen wurden weitere Treibhausgasminderungspotenziale ermittelt.

Risikobewertung

Die Risikobewertung im Rahmen des Projekts hatte zum Ziel, Risiken im fortlaufenden Projekt zu erkennen, zu analysieren und die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens der Risiken mit den daraus resultierenden Auswirkungen zu ermitteln. Im Rahmen des Projektmanagements bedeuten Risiken in erster Linie Unsicherheiten, die sich negativ auf den Projektverlauf auswirken können. Risiken im Rahmen des Projekts sind analoge und digitale Ereignisse, die einen realen Schaden nach sich ziehen können. Zusätzlich soll die Risikobewertung als Bestandteil des Risikomanagements Transparenz für die Projektbeteiligten schaffen, Handlungsspielraum zu schaffen und die Anwendung von Sicherheitsmaßnahmen möglich zu machen. Zudem ergeben sich aus der Risikobewertung Möglichkeiten, einen Entscheidungsprozess zu optimieren und zu objektivieren.

Im Rahmen der Projektdurchführung wurden 72 Risiken ermittelt. Diese wurden nach ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit und Auswirkung bewertet und anschließend mit präventiven oder reagierenden Maßnahmen versehen.