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Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem

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Handlungsanalyse der dena-Plattform Systemdienstleistung. Julie 2016

4 Status quo,

4 Status quo, Herausforderungen und Lösungsansätze für BuS im Verteilnetz. gewährleistet werden kann, dass zu jedem Zeitpunkt eine ausreichende Anzahl von Erzeugungsanlagen angesprochen werden kann. Statistische Steuerungskonzepte machen sich diese Tatsache zunutze und kalkulieren den Ausfall eines bestimmten Anteils der angesprochenen Anlagen (z. B. weil keine kommunikationstechnische Verbindung besteht oder die Anlage gerade gewartet wird) bei Aussenden eines Steuersignals mit ein. Da somit nicht zu jeder Anlage zu jedem Zeitpunkt eine funktionierende Kommunikationsverbindung bestehen muss, bieten diese Konzepte, gerade in Anbetracht der Vielzahl der Anlagen im Mittel- und Niederspannungsnetz, ein hohes wirtschaftliches Potenzial. Um statistische Steuerungskonzepte zu nutzen, müssen jedoch Voruntersuchungen durchgeführt werden, die spezifisch für das jeweilige Netz bestimmen, wie hoch der Anteil der durchschnittlich zu erreichenden Anlagen ist und ob bei Abweichung von diesem Mittelwert keine kritischen Systemzustände eintreten können, weil zu viele oder zu wenige Anlagen auf das Steuersignal reagieren. 4.4.2 Aktuelle Entwicklung von Steuerungsmöglichkeiten. Aktuelle Projekte und Pilottests zur Weiterentwicklung der Steuerbarkeit im Verteilnetz fokussieren insbesondere auf dezentrale, autonom gesteuerte Lösungsansätze für das Niederspannungsnetz. So wird beispielsweise im Projekt „Smart Operator“ eine Steuerbox erprobt, die, in Netzstationen integriert, die Messdaten aus einzelnen Haushalten bündelt und daraus das Verhältnis von Angebot und Nachfrage im Netz bestimmt. 32 Neben Messwerten zum Netzzustand (Spannung, Frequenz etc.) kann der Smart Operator Prognosen zum Lastverlauf und zur EE-Einspeisung für die vorausschauende Steuerung der Netzauslastung nutzen. Im VDE FNN erfolgt derzeit die interdisziplinäre Zusammenarbeit zur Entwicklung einer standardisierten Steuerbox für das Erzeugungs- und Lastmanagement. Hierzu wird im VDE FNN ein Lastenheft erarbeitet, das beschreibt, wie eine Steuerbox aufgebaut sein soll und welche Funktionen sie erfüllen muss. Ziel ist eine herstellerübergreifende Standardisierung eines modularen und flexibel erweiterbaren Messsystems. Im Projekt „FLOW-R“ wird eine lokale Regelung für Spannung und Wirkleistung im Niederspannungsnetz getestet. 33 Diese soll in ein dezentrales Automatisierungskonzept eingebunden werden, das die Netzstabilität in Strahlen- und Maschennetzen gewährleisten kann. Eine Systemplattform, um einzelne Komponenten in ein lokales Mess- und Steuerungskonzept einzubinden, bietet „iNES“. 34 Hierbei wird die Einspeise- und Lastsituation in Echtzeit erfasst und so die Möglichkeit geboten, auf kritische Abweichungen gezielt zu reagieren. Für den Fall eines Stromausfalls auf Übertragungsnetzebene besteht die Überlegung, zeitlich begrenzt autonome Teilnetze im Verteilnetz zu betreiben, innerhalb derer die Stromversorgung 32 vgl. http://www.rwe.com/web/cms/de/1943232/rwe-deutschland-ag/energiewende/intelligente-netze/smart-operator/ (abgerufen am 03.11.2015). Projektteilnehmer: RWE. 33 vgl. http://www.pfalzwerke.de/forschung/185.php (abgerufen am 03.11.2015). Projekttitel: Flexibler Ortsnetz Spannungs- und Wirkleistungs- Regler (kurz: FLOW-R). Projektlaufzeit: Oktober 2014 bis September 2017. Projektpartner: TU Kaiserlautern, Power Plus Communications, Walcher, Pfalzwerke, Pfalzwerke Netz. 34 vgl. http://www.sag.de/de/leistungen-produkte/smarte-technologien/smart-grids.php (abgerufen am 03.11.2015). Projekttitel: Intelligentes Verteilnetz-Management System (kurz: iNES). Entwickelt von der SAG. 28

4 Status quo, Herausforderungen und Lösungsansätze für BuS im Verteilnetz. aufrechterhalten wird. Forschungsprojekte, die dies untersuchen, sind beispielsweise „PolyEnergyNet“ 35 oder „The Cell Controler Pilot Project“ 36 . 4.5 Anforderungen an die Weiterentwicklung der Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit auf Verteilnetzebene. Die Analyse der Verteilnetzebene hat gezeigt, dass auf jeder Spannungsebene ein unterschiedliches Niveau an Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit vorliegt und daher auch ganz unterschiedliche Anforderungen an die Weiterentwicklung bestehen. Bereits heute existieren umfangreiche übergeordnete Organisationsstrukturen in Form von Gesetzen und technischen Anschlussregeln, die Vorgaben zur Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit von Erzeugungsanlagen machen. Erzeugungsanlagen verfügen also bereits über ein hohes Maß an Steuerbarkeit, das durch geeignete Steuerungskonzepte auch in der Mittel- und Niederspannungsebene genutzt werden kann. Die Möglichkeit, Erzeugungsanlagen für die Betriebsführung einzusetzen, wird in einigen Fällen, wie beispielsweise beim Netzsicherheitsmanagement, von VNB bereits in Anspruch genommen. Die Möglichkeiten zur Blindleistungsbereitstellung aus Erzeugungsanlagen werden heute nicht vollständig ausgenutzt. Hier besteht der Bedarf, ein aktives Blindleistungsmanagement für die Verteilnetzebene zu entwickeln. Auf Hochspannungsebene nutzen die VNB mit der Leittechnik ein zentralisiertes Steuerungskonzept, um Messwerte zu erfassen und Steuersignale zu übertragen. Für eine verbesserte Beobachtbarkeit der Hochspannungsebene können bei Bedarf neue Messkonzepte wie Freileitungs- und Auslastungsmonitoring eingesetzt werden. In der Niederspannungsebene sind die Kriterien zu definieren, unter welchen Umständen eine Steuerung notwendig ist. In diesem Fall sehen aktuelle Forschungsprojekte vor allem dezentrale, automatisierte Lösungsansätze vor, da es im Allgemeinen nicht sinnvoll ist, das Niederspannungsnetz mit seiner großen Stromkreislänge und seiner Vielzahl von Netzknoten und Anlagen in ein zentrales Leitsystem einzubinden. Die Analyse für das Mittelspannungsnetz hat gezeigt, dass geeignete Steuerungskonzepte noch weiterentwickelt werden müssen, die zentrale und dezentrale Elemente miteinander vereinen. Es muss analysiert werden, unter welchen Randbedingungen (Versorgungssituation, EE-Anteil) zentrale oder dezentrale Ansätze vorteilhafter sind. Dabei ist zu beachten, dass die zu entwickelnden Steuerungskonzepte sowohl im Normal- als auch im Fehlerfall funktionieren müssen, das heißt, dass das Gesamtsystem ausreichend steuerbar ist, um einen stabilen Betriebszustand zu erhalten bzw. wiederherzustellen. Bei einer Vielzahl von steuerbaren Anlagen im Mittelspannungsnetz ist es hierfür nicht zwangsläufig notwendig, dass jede Kommunikationsverbindung zu jedem Zeitpunkt besteht, sondern dass zu jedem Zeitpunkt eine ausreichende Zahl an Anlagen angesprochen werden kann. 35 vgl. http://www.polyenergynet.de/ (abgerufen am 03.11.2015). Projekttitel: Resiliente Polynetze zur sicheren Energieversorgung (kurz: PolyEnergyNet). Projektlaufzeit: September 2014 bis August 2017. Projektpartner: B.A.U.M. Consult, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Scheer, Stadtwerke Saarlouis, Technische Universität Berlin (TUB), Technische Universität Darmstadt (TUD), [ui!] – the urban institute, VOLTARIS, VSE Verteilnetz. 36 vgl. http://energinet.dk/EN/FORSKNING/Energinet-dks-forskning-og-udvikling/Celleprojektet-intelligent-mobilisering-af-distribueretelproduktion/Sider/Celleprojektet-fremtidens-intelligente-elsystem.aspx (abgerufen am 03.11.2015). Projekt initiiert von Energinet.dk. Handlungsbedarfsanalyse „Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem 29

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