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Modellbildung und Simulation zur Systemintegration

Eckdaten

Name des Projekts
Modellbildung und Simulation zur Systemintegration
Projektkategorie
Erzeugung und Systemdienstleistung
Ausführender Partner
Förderzeitraum
01.12.2016 – 30.11.2020
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi.IIIC4)

Kontaktdaten

Anna Meißner
Tel.: +49 (0)40 42875 9316
anna.meissner@isit.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT
Anwendungszentrum Leistungselektronik für Regenerative Energiesysteme
Steindamm 94
20099 Hamburg

Projektziele

Das Ziel ist es Modelle von Speichertechnologien wie Li-Ionen-Batteriespeicher und Power-to-X Anlagen zur Simulation von deren Einsatzmöglichkeiten bei der  Erbringung von Systemdienstleistungen zu erstellen. Dazu zählen Untersuchungen von Marktmechanismen beispielsweise für einen Flexibilitätsmarkts zum Netzengpassmanagement, genauso sowie die Bereitstellung von Momentanreserve mit Batteriespeichern.

Unsere Co-Simulation biete eine hervorragende Möglichkeit, die vielen Aspekte des Netzbetriebs zu untersuchen und von vielen Seiten zu beleuchten. So kann das Zusammenspiel von Prognosen, unterschiedlichen Erzeugern und Flexibilitätsanbietern bis hin zu Umweltbilanzen in einer Simulation getestet werden und so die zukünftige Entwicklung, ganz ohne Risiko, geprobt werden.

Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT

Im Fokus

Modellierung von Erneuerbaren Energieerzeugern: Li-Ionen Batteriespeicher, Power-to-X

Systemdienstleistungen: Netzengpassmanagement, schneller lokaler Intraday Handel, Momentanreserve, Co-Simulation, OpSim

Projekthintergrund

Durch den zunehmenden Ausbau der Windenergie in den Küstenregionen und den unzureichenden Ausbauzustand des Stromnetzes kommt es in der Modellregion vermehrt zu Netzengpass-bedingten Abregelungen von Windparks. Dabei bleibt nicht nur erneuerbar erzeugte Energie ungenutzt, es entstehen auch immense Kosten für Redispatch-Maßnahmen. Ein möglicher Lösungsansatz dafür ist der Einsatz dezentraler Flexibilitäten. Im Rahmen des Teilprojekts soll unter anderem untersucht werden, wie diese durch die Teilnahmen an einem Flexibilitätsmarkt netzdienlich und gleichzeitig wirtschaftlich eingesetzt werden können. Dazu soll ein Simulationssystem erstellt werden, welches die Modellregion mit allen dazu benötigten Komponenten abbildet. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern dem Fraunhofer IEE, der HAW Hamburg der FH Lübeck sowie der TUHH. Die Simulation erfolgt als Co-Simulation mit Hilfe der Simulationsplattform OpSim.

Außerdem kommt es durch den Ausbau Erneuerbarer Energieerzeuger zu einem Rückgang der rotierenden Massen im Netz. Deren frequenzstützende Wirkung ist maßgeblich für die Systemstabilität und muss zukünftig auf alternativem Weg erbracht werden. Dies wird im Projekt als die Erbringung von „Momentanreserve“ bezeichnet und kann beispielsweise durch den Einsatz von Batteriespeichern erfolgen. Anhand von Simulationen soll erforscht werden, wie Momentanreserve für den Netzbetrieb optimal gestaltet und wie sie mit Hilfe eines Batteriespeichers erbracht werden kann.

Die Simulation dient als Vorbereitung und Absicherung des Praxisgroßtests NEW 4.0.

Projektschritte

Zunächst erfolgte die Erstellung von vereinfachten Modellen der abzubildenden Komponenten und deren Schnittstellen für die Gesamtsimulation. Nach erfolgreich absolvierten Testläufen der Co-Simulation und der Entwicklung aller zur Betrachtung der zu untersuchenden Aspekte nötigen Funktionalitäten wird die Parametrierung und Validierung der Einzelmodelle und damit die Nachbildung der Modellregion durchgeführt. Dies beinhaltet nicht nur die Abbildung physischer Eigenschaften der Komponenten sondern auch die Entwicklung neuer Betriebskonzepte für deren optimalen Einsatz. Schließlich erfolgt die Simulation und Auswertung der zu betrachtenden Szenarien.

Erwartete Ergebnisse

In der Simulation soll gezeigt werden, welches Potential Li-Ionen Batteriespeicher und Power-to-X Anlagen bei der Erbringung von Systemdienstleistungen haben und wie dies auf wirtschaftliche und netzdienliche Weise genutzt werden kann.

Aktueller Stand

Die Co-Simulationsplattform wurde erfolgreich eingerichtet und erste verteilte Simulationen zum Engpassmanagement wurden durchgeführt.

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