Strategies and Operator Tools for Grid Restoration with Massive Renewable Energy Sources (RestoreGrid4RES)

Der steigende Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien im Stromsystem und die Liberalisierung des Strommarktes führen zu einer erhöhten Systembeanspruchung bezüglich Netzauslastung und Fluktuation. Kombiniert mit den Verzögerungen beim Netzausbau ergeben sich somit steigende Risiken für großflächige Stromausfälle und Bedrohungen für den erfolgreichen Netzwiederaufbau. Ziel dieses Projekt war es, neue Netzwiederaufbaustrategien zu entwickeln, um einen schnellen, koordinierten und stabilen Systemwiederaufbau zu gewährleisten. Insbesondere sollten Empfehlungen ermittelt werden, ob und wie erneuerbare Energietechnologien zum Netzwiederaufbau beitragen können, und hierfür notwendige technische Anforderungen identifiziert werden, unter Berücksichtigung des Umstands, dass erneuerbare Energietechnologien oftmals auf Verteilnetzebene angeschlossen sind – ohne direkte Zugriffsmöglichkeit seitens des Übertragungsnetzbetreibers. Es wurde ein Demonstrationsmodell entwickelt, das Netzbetreibern im Netzwiederaufbauprozess unterstützt und hierbei hilfreiche Informationen über mögliche nächste Schritte und deren Folgen liefert.

RestoreGrid4RES behandelt die zukünftige Erzeugungsstruktur auf Basis erneuerbarer Einspeiser im Zuge der Transformation auf eine erneuerbare und ökologische Stromversorgung. Neben der Bewältigung eines hohen Anteils von Erneuerbaren im normalen Netzbetrieb, hat sich auch der Netzbetrieb in Notsituationen mit dieser Entwicklung zu befassen. Im unwahrscheinlichen Fall eines systemweiten Blackouts, müssen Netzwiederaufbaustrategien zur Verfügung stehen, welche definieren, wie der Netzwiederaufbau geordnet ablaufen soll. Das Ziel des Projekts war daher der sichere Netzwiederaufbau nach einem systemweiten Blackout in Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien.

Zur Zielerreichung waren zwei Kernelemente des Projekts essentiell: Erstens galt es, neue Netzwiederaufbaustrategien zu entwickeln und Lösungen aufzeigen, wie Netzwiederaufbau ohne Störung durch dezentrale erneuerbare Energietechnologien gewährleistet werden kann. Hierbei wurde unter anderem auch das veränderte Netzverhalten bei der Kaltlastaufnahme berücksichtigt. Darüber hinaus wurde untersucht, wie erneuerbare Energietechnologien aktive Beiträge zum Netzwiederaufbau leisten können und welche Netzdienstleistungen sie erbringen bzw. Anforderungen hierfür erfüllen müssen. Zweitens wurden im Rahmen des Projekts innovative, aber auch gleichzeitig robuste, vertrauenswürdige und sichere Operator-Tools entwickelt, welche ein Minimum an Inputdaten benötigen und die Netzbetreiber beim Wiederaufbau aktiv unterstützen und durch zielgerichtete Informationsbereitstellung zu möglichen nächsten Schritten und deren Folgen begleiten.

Die österreichischen Partner in diesem Projekt waren in allen Arbeitspaketen involviert und arbeiteten insbesondere an folgenden Themen:

• Als erster Schritt wurde eine Bestandsaufnahme der bestehenden Praxis punkto Systemwiederaufbauverfahren unter Berücksichtigung der gesetzlichen Rahmenbedingungen und technischen Anforderungen durchgeführt. Basierend auf der langjährigen Erfahrung der im Projekt beteiligten österreichischen Netzbetreiber galt es, hierbei auch die Grenzen und Ergänzungsmöglichkeiten derzeitiger Regelungen zu identifizieren.
• Modelle für quasistationäre Betrachtungen erneuerbarer Energietechnologien wurden entwickelt, um die Einflüsse der erneuerbaren Erzeugung auf den Netzwiederaufbau zu analysieren. Hier lag der Schwerpunkt österreichischer Projektpartner bei Modellen von Kleinwasserkraftwerken sowie den Erfahrungen über weitere erneuerbare Energien wie PV und Windkraft sowie auch Speicher und Lastmodelle.
• Neue Netzwiederaufbaustrategien wurden unter Berücksichtigung der Erfahrungen der österreichischen Projektpartner und Interessensgruppen entwickelt. Hierbei wurden unterschiedliche Ansätze (d.h. Top-Down, Bottom-Up oder deren Kombination) berücksichtigt und unter Anwendung der zuvor entwickelten Modelle sowohl der Einfluss erneuerbarer Energietechnologien als auch ihre mögliche proaktive Verwendung untersucht.
• Schließlich wurden Empfehlungen und ein Fahrplan für den Systemwiederaufbau abgeleitet, welche von österreichischen Netzbetreibern genutzt werden können.

Die entwickelten Wiederaufbaustrategien unter Berücksichtigung der eventuell aktiven Nutzung erneuerbarer und dezentraler Erzeugung führten auch zu Empfehlungen für eine Neugestaltung der Netzanschlussregeln hinsichtlich Netzdienstleistungen. Diese Netzdienstleitungen sind essentiell, damit diese Technologien erfolgreich zum Gesamtsystemwiederaufbau beitragen können. Während viele Smart-Grid-Projekte sich auf regionale Smart Grids konzentrieren, berücksichtigte dieses Projekt das gesamte mitteleuropäische Übertragungssystem, in dem Österreich ein integrativer Bestandteil ist. Des Weiteren wurde eine transparente Übersicht bestehender Netzwiederaufbaustrategien erarbeitet, um abzuschätzen, ob diese Strategien im veränderten Netzsystem mit wachsendem Anteil erneuerbarer und dezentraler Erzeugung angemessen sind.

Univ.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Gawlik, Dipl.-Ing. Elmira Torabi-Makhsos BSc, Dr.techn. Yi Guo, MEng.
Technische Universität Wien