Netzstützung und Systemdienstleistungserbringung durch eine Industriezelle mit Inselnetzfähigkeit und erneuerbaren Energien

gefördert durch:
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Projektverantwortlich: Prof. Dr. Oliver Brückl

Kooperationspartner: TU Clausthal, TU München, ZAE Bayern, Max Bögl Wind AG, INTILION GmbH, Bayernwerk Netz GmbH, Bredenoord BV, OMICRON electronics Deutschland GmbH, Siemens Gamesa Renewable Energy GmbH & Co. KG

Laufzeit: 2020-2023

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Zuverlässige Energieversorgung der Industrie im Inselnetzbetrieb

Auf Seiten der deutschen Industriebetriebe erfordern die zunehmend kostensensitiven Fertigungsprozesse eine hohe Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Hingegen entstehen durch die Verdrängung von Großkraftwerken offene Flanken im Bereich der Systemsicherheit, insbesondere bei der Blindleistung im Übertragungsnetz, wo trotz Zunahme der Vorhaltung steigende Defizite im Blindleistungshaushalt für die Zukunft vorhergesagt werden, der Momentanreserve, die nicht mehr systemimmanent in vielen Erzeugungs- und Bezugsanlagen vorhanden ist und dem Netzwiederaufbau, der bislang mittels Großkraftwerken geplant ist. Viele Betriebe verfügen bereits über eine Eigenerzeugung, um unabhängiger von Strombezugskosten zu sein. Bedeutender wird auch der Aspekt der Eigenabsicherung bzw. der höheren Versorgungsqualität werden, da sowohl länger andauernde Versorgungsausfälle als auch Spannungseinbrüche des öffentlichen Versorgungsnetzes zu hohen Kosten durch Produktionsstillstand und Schäden führen können.

Das Bundesforschungsprojekt INZELL adressiert deshalb das Feld der erneuerbaren Energien und verbindet Fragestellungen aus dem Bereich der Versorgungszuverlässigkeit aus Sicht von Industriebetrieben sowie der Systemsicherheit aus Sicht der Netzbetreiber. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Netzmanagers für die Anlageneinsatzplanung und Regelung eines Industrienetzes für den Inselnetzbetrieb.

Dazu soll am Beispiel des Industrienetzes der Firmengruppe Max Bögl am Standort Sengenthal ein Konzept erarbeitet werden, mit dem ein Betrieb mit einer Vielzahl an EE-Anlagen im Schwarzfall regelkonform und sicher vom Netz getrennt und im Inselnetzbetrieb weiterversorgt werden kann. Weiterhin soll das Potential von Systemdienstleistungen im Netzparallelbetrieb untersucht werden.

Die Forschungsgruppe Energienetze ist im Projekt für die Konzeption und Umsetzung eines Netzmanagers für den Netzparallel- und Inselnetzbetrieb verantwortlich. Weiterhin entwickelt sie eine Anlageneinsatzplanung, die dem Netzmanager zugrunde gelegt wird, um die im Industrienetz befindlichen Anlagen je nach meteorologischen und netzspezifischen Bedingungen anzusteuern. Für tiefgreifende Simulationen und Berechnungen wird ein quasistationäres Simulationsmodell des Betriebsnetzes erstellt und umfassend validiert. Weiterhin wird eine Netztrennung zum Inselnetzbetrieb des Industrienetzes mit notwendige Kriterien für eine definierte Netztrennung festgelegt.

Intelligentes Netzmanagement

Ein Teil der Forschungsaktivitäten ist die Entwicklung einer Lastprognose, um für darauffolgende Zeitpunkte das elektrische Verhalten der Lasten und entsprechend mit anderen Prognosen den Netzzustand abzuschätzen. Dies soll als Information für eine zentrale Leitstelle bzw. einen zentralen Netzmanager dienen. Für die Lastprognose wird ein KI-Algorithmus (Supervised Learning) verwendet.

Ein weiterer Forschungsaspekt, der indirekt mit dem Projekt verknüpft ist, ist die Datenplausibilisierung und Ersatzwertbildung von Messzeitreihen. Dies ist vor allem in Bezug auf die voranschreitende Digitalisierung und der damit gekoppelten Erweiterung von Messungen in den Stromnetzen relevant. Für die nachgelagerte Analyse der Messdaten muss sichergestellt werden, dass Fehler herausgefiltert und entsprechende Ersatzwerte eingefügt werden. Dafür wurde ebenso eine KI-Methode (Unsupervised Learning) zur Umsetzung gewählt.