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Agora Toolbox für die Stromnetze

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Agora Energiewende | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien Abbildung 6 zeigt den Aufbau und die Komponenten des irischen Online-DSA-Systems. Mithilfe einer Echtzeit-Momentaufnahme und einer Windvorhersage werden die Spannungsstabilität (VSAT: Voltage Security Assessment Tool) und transiente Stabilität (TSAT: Transient Security Assessment Tool) bewertet. Davon werden Einspeisegrenzen für Strom aus Windenergie sowohl in Echtzeit als auch als Vorhersage abgeleitet. In Abbildung 7 ist die Visualisierung dieser Ergebnisse zu sehen. Die rosa Kurve zeigt die vorhergesagte Windstromerzeugung, während die blaue Kurve die aktuelle Windstromerzeugung zeigt. Die Grenzen für die Erzeugung aus Windenergieanlagen, basierend auf Echtzeitdaten beziehungsweise vorhergesagten Daten, geben an, wie viel Einspeisung aus Windenergie das System aufnehmen könnte, und sind in Lila beziehungsweise Grün dargestellt. Die Anwendung von WSAT hat ergeben, dass die Systemsicherheit bis zu einem Windenergieanteil von 70 Prozent gewährleistet werden kann. 152 Dadurch kann deutlich mehr Windenergie in das irische Netz integriert werden. Spanien Ähnlich wie Irland hat auch Spanien einen sehr hohen Anteil an Windenergie und nur wenige Interkonnektoren zu seinen europäischen Nachbarländern. Um die Integration von Windenergie in das Stromnetz zu verbessern, wurde daher 2006 das Kontrollzentrum für Erneuerbare Energien CECRE (Control Centre for Renewable Energies) eingerichtet. Jeder Windpark mit einer installierten Leistung von mehr als zehn Megawatt wird durch eine eigene Leitwarte gesteuert, die direkt mit CECRE verbunden ist. Dadurch erhält CECRE Echtzeit-Informationen aller Erzeugungseinheiten und koordiniert, überwacht und 152 Powertech Labs Inc. (2010) Ergebnisse der Wind-Sicherheitsbewertung durch WSAT für ein 42-Stunden-Fenster Abbildung 7 Wind generation limit based on real-time data Wind generation limit based on forecast data Actual total wind generation Forecast total wind generation Wang, L. (2011) 56

STUDIE | Toolbox für die Stromnetze - Für die künftige Integration von Erneuerbaren Energien steuert die Windstromerzeugungs-Kontrollzentren (RESCC). Dieses Kontrollschema verbesserte die Sicherheit und Effektivität des Netzbetriebs und bildete die Grundlage für GEMAS, Spaniens Online-DSA-Anwendung, die im März 2008 installiert wurde. Neben grundlegenden Informationen über die Windparks erhält GEMAS zusätzlich Echtzeit-Windstromerzeugungsdaten und eine Momentaufnahme des Energiesystems von CECRE. Auf Basis dieser Informationen wird alle zwanzig Minuten die maximale Menge an Stromerzeugung aus Windenergie berechnet, die das Energiesystem ohne Gefährdung der Netzsicherheit aufnehmen kann. Dabei werden dynamische Stabilitätsanalysen berücksichtigt, wie zum Beispiel berechnete Spannungseinbrüche und Ausfälle von Generatoren (TSA). Droht die aktuelle Windstromerzeugung größer zu werden als das zugehörige Erzeugungslimit, hat der Netzbetreiber die Möglichkeit, Windparks über das Kontrollzentrum CECRE abzuregeln. Durch GEMAS wird die vermehrte Integration der Stromerzeugung aus Windenergie unter Erhalt der transienten Stabilität vereinfacht. Werden jedoch immer mehr Windenergieanlagen in Betrieb genommen, werden immer häufiger Grenzen durch Überlastung von Netzbetriebsmitteln oder den Ausgleich der Energiebilanz wirksam. 153 Das iTesla-Projekt Neben diesen bereits realisierten Anwendungsbeispielen ist Online-DSA auch Gegenstand von aktuellen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Im 2016 abgeschlossenen iTesla-Projekt (Innovative Tools for Electrical System Security within Large Areas) wurde ein Online-DSA-System mit Nutzung probabilistischer Methoden entworfen. Das im Projekt entwickelte Tool beurteilt die Systemsicherheit unter der Berücksichtigung von Vorhersageunsicherheiten. In der iTesla-Toolbox werden eine Offline- und eine Onlineplattform miteinander kombiniert. Zunächst werden in einem Offlinearbeitsschritt mögliche auftretende Situationen (unter Berücksichtigung von Vorhersageunsicherheiten der Einspeisung aus Erneuerbaren Energien und Lasten) simuliert. Auf Basis dieser Simulationen werden dann Sicherheitsregeln definiert, um Netzzustände als sicher oder unsicher zu klassifizieren. Während des Netzbetriebs werden in Echtzeit (online) plausible Netzzustände innerhalb der Vorhersageunsicherheiten untersucht und auf Grundlage der zuvor definierten Regeln als sicher oder unsicher bewertet. Wenn nötig werden dem Netzbetreiber Abhilfemaßnahmen vorgeschlagen. 154 3.5.3. Bewertung, Anwendungsgrenzen und Hemmnisse Durch Assistenzsysteme wie Online-DSA können Stabilitätsgrenzen für Stromtransporte genauer bestimmt werden. Bisher beruhen die in der Netzführung berücksichtigten Übertragungsgrenzen meistens auf der Ermittlung der stationären thermischen Grenzen, da diese im Regelfall vor den Stabilitätsgrenzen wirksam sind. Durch die Einführung neuer Betriebsmittel, wie zum Beispiel durch HTLS (siehe Kapitel 3.2), werden die thermischen Grenzen jedoch verschoben. Dadurch kann es dazu kommen, dass Stabilitätsgrenzen vor den thermischen Grenzen wirksam werden. Ohne Online-DSA werden in der Netzplanung diese Grenzen für den Netzbetrieb zur sicheren Seite abgeschätzt. Zudem basieren die Grenzen oft auf der Berechnung eines Netzzustandes, der nicht dem aktuellen Zustand entspricht. Ist dies der Fall, kann Online-DSA zu einer besseren Ausnutzung der Grenzen und somit zu einer verbesserten Netzauslastung und einer erhöhten Integration von Erneuerbaren Energien beitragen, ohne dass die Versorgungssicherheit gefährdet wird. Die Wirksamkeit von Online-DSA hängt stark von dem zugrundeliegenden Energiesystem und der spezifischen Anwendung ab. Die Anwendungsbeispiele, 153 de la Torre, M. et al. (2008) 154 iTesla Consortium (2016) 57

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