STAWESOM - Stabilitätsbezogene Weiterentwicklung von Energiesystem-Optimierungsmodellen

Kurzfassung

Großskalige Energiesystem-Optimierungsmodelle (ESOMs) werden zunehmend zur Planung und Bewertung von Transformationspfaden hin zu klimaneutralen Energiesystemen eingesetzt. Die meisten Modelle basieren jedoch auf vereinfachten Netzdarstellungen und berücksichtigen dynamische Stabilitätsanforderungen nicht. Diese werden in der Praxis erst in nachgelagerten Netzstabilitätsanalysen berücksichtigt. Es ergibt sich also die Frage, inwiefern eine integrierte Systemausbauplanung mit einem ESOM unter Berücksichtigung von Stabilitäts-Nebenbedingungen möglich und vorteilhaft gegenüber des sequentiellen State-Of-The-Art-Ansatzes ist. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung von Methoden zur systematischen Integration von Stabilitätsanforderungen in großskalige Energiesystemmodelle. Im Projekt wurden dazu bestehende Open-Source-Energiesystemmodelle und Netzsimulationswerkzeuge erweitert und miteinander kombiniert. Hierzu wurden Verfahren zur Berücksichtigung von Frequenz- und Spannungsstabilitätsanforderungen in Optimierungsmodellen entwickelt, Methoden zur Sicherstellung der AC-Betriebszulässigkeit von Ausbauplanungsergebnissen erarbeitet sowie dynamische Netzsimulationen zur Bewertung stabilitätsrelevanter Fragestellungen durchgeführt. Die entwickelten Ansätze wurden anhand europäischer Energiesystemszenarien untersucht und validiert. Es konnte gezeigt werden, dass die explizite Berücksichtigung von Stabilitätsanforderungen die Ergebnisse von ESOM und die daraus abgeleiteten Resultate für die Ausbauplanung beeinflusst. Darüber hinaus wurden skalierbare Methoden entwickelt, die eine Integration ausgewählter Stabilitätsaspekte in großskalige ESOM-Instanzen ermöglichen. Die entwickelten Methoden ermöglichen eine realistischere Bewertung von Ausbauszenarien unter Berücksichtigung von Stabilitätsanforderungen und können in zukünftigen Energiesystemanalysen, Netzentwicklungsstudien sowie Forschungsvorhaben zur Bewertung umrichterdominierter Stromversorgungssysteme eingesetzt werden.